用于产生克尔光频梳的光学装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光学技术领域，尤其涉及一种用于产生克尔光频梳的光学装置。所述用于产生克尔光频梳的光学装置，包括：第一直波导；微环谐振腔，包括第二直波导、第三直波导和弯曲波导；其中，所述第二直波导沿平行于所述第一直波导的方向延伸，所述第三直波导相对于所述第二直波导倾斜一预设角度，所述第二直波导、所述第三直波导与所述弯曲波导共同构成封闭环结构，且所述第二直波导与所述第一直波导耦合。本发明专利技术降低了光信号的传播损耗，有效避免了第一直波导与微环谐振腔之间的耦合间距对耦合效率的限制。

An optical device for producing Kerr optical comb

【技术实现步骤摘要】
用于产生克尔光频梳的光学装置
本专利技术涉及光学
，尤其涉及一种用于产生克尔光频梳的光学装置。
技术介绍
克尔光频梳是由输入光学谐振腔中的单频率的泵浦光经过克尔效应后、产生的一系列频率等间隔分布的相干光线组成。由于超快和非线性技术的发展，以及高精密测量需求的增长，光频梳已受到人们的广泛关注。光频梳在时间的测量上胜过飞秒，在长度到的测量精度上胜过纳米。在精密测量、化学探测器、超级激光器、长途通信、激光雷达等方面有望实现突破性应用。超高Q(品质因子)微环谐振腔用于产生克尔光频梳，其原理是利用已知频率的连续波泵浦光与超高Q微环谐振腔相互作用。微环谐振腔可利用集成工艺制备，其结构简单、体积小、且易于集成。现有的微环谐振腔通常为闭合的圆环形结构，微环谐振腔与直波导之间的耦合效率取决于两者之间的间距(即耦合间距)。一般来说，耦合间距越小，微环谐振腔与直波导之间的耦合效率越高。一方面，耦合间距的缩小会给器件设计带来很大的不便；另一方面，由于受工艺技术的限制，耦合间距具有一临界值，从而限制了微环谐振腔与直波导之间耦合效率的提高。因此，如何提高直波导与微环谐振腔之间的耦合效率，减少光损耗，是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于产生克尔光频梳的光学装置，用于解决现有的克尔光频梳发生装置光损耗较大的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种用于产生克尔光频梳的光学装置，包括：第一直波导；微环谐振腔，包括第二直波导、第三直波导和弯曲波导；其中，所述第二直波导沿平行于所述第一直波导的方向延伸，所述第三直波导相对于所述第二直波导倾斜一预设角度，所述第二直波导、所述第三直波导与所述弯曲波导共同构成封闭环结构，且所述第二直波导与所述第一直波导耦合。优选的，所述预设角度为90度。优选的，所述第二直波导与所述第三直波导均为一根或多根，所述弯曲波导为圆弧形波导。优选的，所述弯曲波导包括曲率半径相同的第一圆弧形波导和第二圆弧形波导；所述第一圆弧形波导用于连接相邻的所述第二直波导，所述第二圆弧形波导用于连接所述第二直波导与所述第三直波导，且所述第一圆弧形波导的弧长大于所述第二圆弧形波导。优选的，所述封闭环结构包括：多个第一环，所述第一环沿平行于所述第一直波导的方向延伸，且多个所述第一环沿垂直于所述第一直波导的方向排列；一个第二环，所述第二环相对于所述第一环倾斜所述预设角度、且与多个所述第一环的端部连通。优选的，所述封闭环结构为由三个所述第一环与一个所述第二环共同构成的E型封闭环结构。优选的，所述第一直波导包括相对分布的输入端和输出端，构成所述E型封闭环结构的所述第二环与所述第一环靠近所述输入端的端部连通。优选的，所述第二直波导、所述第三直波导和所述弯曲波导的截面尺寸相同。优选的，所述微环谐振腔还包括多个用于连接所述第二直波导、所述第三直波导与所述弯曲波导的耦合结构。优选的，所述第二直波导、所述第三直波导与所述弯曲波导的材料均为氮化硅。本专利技术提供的用于产生克尔光频梳的光学装置，微环谐振腔包括由第二直波导、第三直波导和弯曲波导构成的封闭环结构，并利用与第一直波导平行的第二直波导实现所述微环谐振腔与所述第一直波导的耦合，上述结构一方面增大了直波导在微环谐振腔中的占比，提高了第一直波导与微环谐振腔之间的耦合效率，降低了光信号的传播损耗；另一方面，本专利技术可以通过调整与所述第一直波导耦合的所述第二直波导的长度来改变耦合效率，从而可以实现临界耦合，达到最高的消光比，有效避免了第一直波导与微环谐振腔之间的耦合间距对耦合效率的限制。同时，本专利技术提供的用于产生克尔光频梳的光学装置结构简单，便于加工，且扩展性强，因而具有广泛的应用领域。附图说明附图1是本专利技术具体实施方式中一用于产生克尔光频梳的光学装置的结构示意图；附图2是本专利技术具体实施方式中另一用于产生克尔光频梳的光学装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的用于产生克尔光频梳的光学装置的具体实施方式做详细说明。本具体实施方式提供了一种用于产生克尔光频梳的光学装置的结构示意图，附图1是本专利技术具体实施方式中一用于产生克尔光频梳的光学装置的结构示意图。如图1所示，本具体实施方式提供的用于产生克尔光频梳的光学装置包括：第一直波导10；微环谐振腔，包括第二直波导11、第三直波导12和弯曲波导；其中，所述第二直波导11沿平行于所述第一直波导10的方向延伸，所述第三直波导12相对于所述第二直波导11倾斜一预设角度，所述第二直波导11、所述第三直波导12与所述弯曲波导共同构成封闭环结构，且所述第二直波导11与所述第一直波导10耦合。具体来说，所述第二直波导11、所述第三直波导12与所述弯曲波导通过首尾连接的方式形成所述封闭环结构。所述第一直波导10与所述第二直波导11均沿图1中的X轴方向延伸，所述第一直波导10与所述第二直波导11在Y轴方向上的投影重叠区域构成耦合区域14。所述第一直波导10包括相对分布的输入端101和输出端102，泵浦光经所述输入端101进入所述第一直波导11。所述光信号在所述耦合区域14通过倏逝波耦合的方式进入所述第二直波导11。进入所述微环谐振腔的光信号在所述封闭环结构中产生谐振，生成所述克尔光频梳。产生的所述克尔光频梳信号经所述输出端102输出。本具体实施方式提供的微环谐振腔中，封闭环结构由直波导和弯曲波导共同构成，从而增大了封闭环结构中直波导的占比，降低了光信号的传播损耗。同时，由于所述第二直波导11与所述第一直波导10在垂直于所述第一直波导10方向上的投影重叠区域构成耦合区域，因此，通过调整所述第二直波导11的长度来改变耦合长度，进而实现对耦合效率的改变，且耦合长度的改变不影响其他结构，从而可以实现临界耦合，达到最高的消光比，有效避免了第一直波导10与微环谐振腔之间的耦合间距对耦合效率的限制。同时，本具体实施方式提供的用于产生克尔光频梳的光学装置，具有结构简单、集成度高、便于加工等优点，在测度学、超快非线性光学、高精度光谱学等领域存在诸多潜在的应用。所述预设角度的具体数值本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，例如根据克尔光频梳的梳齿频率、泵浦光信号波长等。为了简化制造工艺，优选的，所述预设角度为90度。优选的，所述第二直波导11与所述第三直波导13均为一根或多根，所述弯曲波导为圆弧形波导。更优选的，所述弯曲波导包括曲率半径相同的第一圆弧形波导131和第二圆弧形波导132；所述第一圆弧形波导131用于连接相邻的所述第二直波导11，所述第二圆弧形波导132用于连接所述第二直波导11与所述第三直波导13，且所述第一圆弧形波导131的弧长大于所述第二圆弧形波导132。举例来说，如图1所示，所述第一直波导10与所述第二直波导11均沿X轴方向延伸，所述第三直波导12沿Y轴方向延伸，多根(图1中为6根)所述第二直波导11沿Y轴方向依次排列，相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于产生克尔光频梳的光学装置，其特征在于，包括：/n第一直波导；/n微环谐振腔，包括第二直波导、第三直波导和弯曲波导；其中，所述第二直波导沿平行于所述第一直波导的方向延伸，所述第三直波导相对于所述第二直波导倾斜一预设角度，所述第二直波导、所述第三直波导与所述弯曲波导共同构成封闭环结构，且所述第二直波导与所述第一直波导耦合。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于产生克尔光频梳的光学装置，其特征在于，包括：
第一直波导；
微环谐振腔，包括第二直波导、第三直波导和弯曲波导；其中，所述第二直波导沿平行于所述第一直波导的方向延伸，所述第三直波导相对于所述第二直波导倾斜一预设角度，所述第二直波导、所述第三直波导与所述弯曲波导共同构成封闭环结构，且所述第二直波导与所述第一直波导耦合。


2.根据权利要求1所述的用于产生克尔光频梳的光学装置，其特征在于，所述预设角度为90度。


3.根据权利要求2所述的用于产生克尔光频梳的光学装置，其特征在于，所述第二直波导与所述第三直波导均为一根或多根，所述弯曲波导为圆弧形波导。


4.根据权利要求3所述的用于产生克尔光频梳的光学装置，其特征在于，所述弯曲波导包括曲率半径相同的第一圆弧形波导和第二圆弧形波导；所述第一圆弧形波导用于连接相邻的所述第二直波导，所述第二圆弧形波导用于连接所述第二直波导与所述第三直波导，且所述第一圆弧形波导的弧长大于所述第二圆弧形波导。


5.根据权利要求1所述的用于产生克尔光频梳的光学装置，其特征在于，所述封闭环结构包括：
多个第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王书晓，汪巍，方青，余明斌，
申请(专利权)人：上海新微技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31