一种片上集成倍频器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种片上集成倍频器件及其制备方法，其中片上集成倍频器件包括：铌酸锂衬底；导电金属层，设置在所述铌酸锂衬底上；二氧化硅层，设置在所述导电金属层上；啁啾极化铌酸锂薄膜层，设置在所述二氧化硅层上，包括多个依次排列且长度不等的畴结构，多个畴结构中相邻畴的极化方向相反，所述多个畴结构提供的宽带倒格矢对入射飞秒脉冲激光的倍频过程中的相位失配进行补偿。本发明专利技术通过将准相位匹配技术和啁啾调制技术引入片上铌酸锂薄膜，可以在片上集成器件中实现宽带频谱范围的高效倍频。本发明专利技术可广泛应用于集成光子学领域。本发明专利技术可广泛应用于集成光子学领域。本发明专利技术可广泛应用于集成光子学领域。

【技术实现步骤摘要】
一种片上集成倍频器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及集成光子学领域，尤其涉及一种片上集成倍频器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]集成光子学平台可在单一衬底材料中集成高密度、多功能的微纳光学元件，灵活地实现有源和无源等多种光子学功能，显著改善光子学系统的稳定性并提高其效率，同时也为光学系统的小型化、集成化提供了低成本、小尺寸、可扩展的解决方案。铌酸锂晶体具有宽透明窗口、高非线性光学系数、高折射率，以及较强的电光、声光、压电效应等优良的光学性能，在高速电光调、全息存储、非线性频率转换等方面有着广泛的应用，是集成光学器件衬底材料的重要候选者，被称为光子学领域的“硅”。在非线性光学方面，铌酸锂具有较高的二阶有效非线性系数以及优良的三阶非线性光学特性。因此，基于准相位匹配技术的周期性极化铌酸锂已经逐渐成为成熟的集成光学平台。然而，块体材料上制备的非线性变频器件尺寸往往较大，不易于提高器件的集成度，单晶铌酸锂薄膜的出现很好的解决了这个问题。目前，已经实现了基于周期极化铌酸锂薄膜的片上非线性变频器件。然而，现有器件只能对单色激光或者窄带频谱的激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种片上集成倍频器件，其特征在于，包括：铌酸锂衬底；导电金属层，设置在所述铌酸锂衬底上；二氧化硅层，设置在所述导电金属层上；啁啾极化铌酸锂薄膜层，设置在所述二氧化硅层上，包括多个依次排列且长度不等的畴结构，多个畴结构中相邻畴的极化方向相反，所述多个畴结构提供的宽带倒格矢对入射飞秒脉冲激光的倍频过程中的相位失配进行补偿。2.根据权利要求1所述的一种片上集成倍频器件，其特征在于，所述多个畴结构的长度沿着光传播方向按照连续的啁啾变化而改变；每个所述畴结构的长度根据以下公式确定：其中，z表示某一个畴结构所对应的z方向上的起始位置坐标，z方向为光传播方向，Λ0为入射飞秒脉冲激光的中心波长所对应的倍频过程所需要的极化周期，D
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为啁啾度。3.根据权利要求2所述的一种片上集成倍频器件，其特征在于，通过设计所述极化周期Λ0、啁啾度D
g
以及所述啁啾极化铌酸锂薄膜层的长度L的数值，使所述啁啾极化铌酸锂薄膜层的倒格矢呈现为：以入射飞秒脉冲激光的中心波长所对应的倍频过程的相位失配为中心的倒格矢带。4.根据权利要求3所述的一种片上集成倍频器件，其特征在于，所述倒格矢带对应于入射飞秒脉冲激光中各个频谱分量的倍频过程以及和频过程，为非线性频率转换过程提供相位补偿。5.根据权利要求1所述的一种片上集成倍频器件，其特征在于，所述啁啾极化铌酸锂薄膜层的厚度为100
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1000nm。6.一种片上集成倍频器件的制备方法，其特征在于，包括铌酸锂薄膜的制备过程和铌酸锂薄膜的极化过程；所述铌酸锂薄膜上设有多个依次排列且长度不等的畴结构，多个畴结构中相邻畴的极化方向相反，所述多个畴结构提供的宽带倒格矢对入射飞秒脉冲激光的倍频过程中的相位失配进行补偿。7.根据权利要求6所述的一种片上集成倍频器件的制备方法，其特征在于，所述铌酸锂薄膜制备过程，包括：利用电子束在铌酸锂衬底A的表面蒸发镀上导电金属层；利用等离子体增强化学气相沉积在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志远，彭凌志，洪丽红，李铭洲，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：