一种基于铌酸锂薄膜的宽带端面耦合器及其制备方法技术

本发明专利技术为克服耦合带宽窄、耦合效率低的缺陷，提出一种基于铌酸锂薄膜的宽带端面耦合器及其制备方法，其中包括衬底，设置在衬底上的绝缘层，设置在绝缘层上的第一波导芯层、第二波导芯层、第三波导芯层、铌酸锂薄膜层和波导层，以及覆盖在所述第一波导芯层、第二波导芯层、第三波导芯层上的低折射率耦合波导层。本发明专利技术通过设置低折射率耦合波导层用于与锥形光纤模场匹配，能够拓宽带宽并提高耦合效率；通过采用第一波导芯层、第二波导芯层、第三波导芯层组成反向楔形结构，实现光模场全部从低折射率耦合波导层传输至第三波导芯层，从而继续在波导层中传输，解决了在短波下折射率不匹配的问题，提高耦合带宽，且其范围可覆盖近可见光至近红外波段。见光至近红外波段。见光至近红外波段。

【技术实现步骤摘要】
一种基于铌酸锂薄膜的宽带端面耦合器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光子器件
，更具体地，涉及一种基于铌酸锂薄膜的宽带端面耦合器及其制备方法。

技术介绍

[0002]铌酸锂由于其较高折射率，较宽的透光范围、高二阶非线性系数以及铁电性质，在非线性应用上具有很大的潜力。此外，利用铌酸锂的铁电性质，可以周期性反转铌酸锂电偶极子的方向来实现准相位匹配，从而获得很高的非线性转换效率。传统的铌酸锂器件通常采用钛扩散技术或质子交换形成铌酸锂波导。但由于其低折射率对比度(Δn≈0.01)，传统铌酸锂器件的模式限制弱，器件尺寸大，非线性效率低。具有高折射率对比度(Δn≈0.7)的铌酸锂薄膜器件可以极大地缩小器件尺寸，增强模场束缚能力，提升光与物质相互作用，从而实现在低输入功率下获得高效的非线性频率转换。然而铌酸锂薄膜波导中的光模场大小为亚微米数量级，因此很难实现与单模光纤或锥形光纤(模场大小为微米量级)之间的宽带且高效耦合。
[0003]目前在铌酸锂薄膜上的光耦合技术主要有光栅耦合技术和端面耦合技术。光栅耦合技术利用周期性光栅结构的衍射效果，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铌酸锂薄膜的宽带端面耦合器，其特征在于，包括衬底(1)，设置在衬底(1)上的绝缘层(2)，设置在绝缘层(2)上的第一波导芯层(3)、第二波导芯层(4)、第三波导芯层(5)、铌酸锂薄膜层(6)和波导层(7)，以及覆盖在所述第一波导芯层(3)、第二波导芯层(4)、第三波导芯层(5)上的低折射率耦合波导层(8)；其中：所述第二波导芯层(4)中包括第二波导平板层(41)，和设置在所述第二波导平板层(41)上的第二波导脊形层(42)；所述第二波导平板层(41)的一侧边与所述第一波导芯层(3)的一侧边连接；所述第三波导芯层(5)中包括从下至上依次连接设置的第三波导平板层(51)、第三波导中间层(52)和第三波导脊形层(53)；所述第三波导平板层(51)的一侧边与所述第二波导平板层(41)的另一侧边连接，所述第三波导中间层(52)的一侧边与所述第二波导脊形层(42)的一侧边连接；所述第一波导芯层(3)、第二波导芯层(4)、第三波导芯层(5)组成反向楔形结构，其尖端指向所述铌酸锂薄膜层(6)与光纤的耦合端；所述铌酸锂薄膜层(6)与所述第三波导平板层(51)、第三波导中间层(52)的另一侧边连接，所述波导层(7)与所述第三波导脊形层(53)的另一侧边连接。2.根据权利要求1所述的基于铌酸锂薄膜的宽带端面耦合器，其特征在于，所述第一波导芯层(3)、第二波导平板层(41)和第三波导平板层(51)的高度相等且高度小于100nm。3.根据权利要求2所述的基于铌酸锂薄膜的宽带端面耦合器，其特征在于，所述第二波导脊形层(42)与所述第三波导中间层(52)的高度相等且高度小于100nm。4.根据权利要求3所述的基于铌酸锂薄膜的宽带端面耦合器，其特征在于，所述波导层(7)与所述第三波导脊形层(53)的高度相等，所述波导层(7)的宽度与所述第三波导脊形层(53)另一侧边的宽度相等。5.根据权利要求1所述的基于铌酸锂薄膜的宽带端面耦合器，其特征在于，所述第二波导芯层(4)的折射率大于所述第一波导芯层(3)的折射率，且所述第二波导芯层(4)的折射率小于所述第三波导芯层(5)的折射率。6.根据权利要求1所述的基于铌酸锂薄膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡鑫伦，刘潇月，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：