一种三次谐波产生系统技术方案

本实用新型专利技术实施例公开了一种三次谐波产生系统。包括波长可调光源、偏振控制器、光纤以及光学微腔；波长可调光源提供泵浦光，泵浦光耦合入光纤；光纤从偏振控制器的输出端延伸至光学微腔，延伸至光学微腔的光纤通过锥状结构与光学微腔耦合；光学微腔包括衬底和支撑柱和微盘腔；泵浦光通过锥状结构耦合入光学微腔；偏振控制器调节光纤中泵浦光的偏振态；调节泵浦光的波长、功率、偏振态以及锥状结构与光学微腔的距离，使泵浦光在光学微腔中传输时满足三次谐波的相位匹配条件，产生三次谐波。本实用新型专利技术实施例的技术方案，通过干法刻蚀获取高品质因子光学微盘后，利用连续光直接泵浦光学微盘以产生三次谐波，简化了产生三次谐波的复杂过程。杂过程。杂过程。

【技术实现步骤摘要】
一种三次谐波产生系统


[0001]本技术实施例涉及激光技术，尤其涉及一种三次谐波产生系统。

技术介绍

[0002]回音壁模式光学微腔有超高的品质因子和小体积模式，可以极大的增强光与物质相互作用，是研究非线性频率转换的理想平台。三次谐波产生是一种典型的三阶非线性效应，产生光的频率为入射泵浦光频率的三倍。利用三次谐波可以直接建立近红外通讯波段和可见光波段的联系，因此被广泛应用于扩展激光光源的发射波长。
[0003]氧化硅因在通讯波段的宽范围可见光谱的耐用性和低光学损耗被视为三次谐波产生的良好载体，但是在现有的片上集成的氧化硅微腔中，存在三次谐波转换效率低、阈值高的问题。其中，氧化硅微腔的种类可以划分为微环芯腔、微球腔和微盘腔，微环芯腔和微球腔的制备需要引入激光回流，无法控制其尺寸，不利于色散的控制，无法实现精准的相位匹配，导致转换效率低。而微盘腔目前的品质因子不高且阈值较高，采用湿法刻蚀工艺很难精准控制微盘腔的尺寸大小。

技术实现思路

[0004]本技术实施例提供了一种三次谐波产生系统，以实现无需增加额外调制器件就能够产生三次谐波，简化了产生三次谐波的工艺流程。
[0005]第一方面，本技术实施例提供了一种三次谐波产生系统，包括波长可调光源、偏振控制器、光纤以及光学微腔；
[0006]所述波长可调光源用于提供泵浦光，所述泵浦光耦合入所述光纤；
[0007]所述光纤与所述偏振控制器的输入端连接；
[0008]所述光纤从所述偏振控制器的输出端延伸至所述光学微腔，延伸至所述光学微腔的所述光纤包括锥状结构，所述光纤通过所述锥状结构与所述光学微腔耦合；
[0009]其中，所述光学微腔包括衬底和位于所述衬底一侧的支撑柱和微盘腔；
[0010]所述泵浦光通过所述锥状结构耦合入所述光学微腔；
[0011]所述偏振控制器用于调节所述光纤中所述泵浦光的偏振态；
[0012]调节所述泵浦光的波长、功率、偏振态以及所述锥状结构与所述光学微腔的距离，使所述泵浦光在所述光学微腔中传输时满足三次谐波的相位匹配条件，产生三次谐波。
[0013]可选的，所述微盘腔的形状为圆台；
[0014]所述圆台的母线与所述圆台的底面的夹角大于或等于30
°
，小于或等于60
°
。
[0015]可选的，所述三次谐波产生系统，还包括第一耦合器、光电探测器、示波器、第一光谱仪以及第二光谱仪；
[0016]从所述光学微腔延伸出的所述光纤与所述第一耦合器的输入端连接，所述第一耦合器的第一输出端与所述光电探测器连接，所述光电探测器与所述示波器连接，所述第一耦合器的第二输出端与所述第一光谱仪连接，所述第一耦合器的第三输出端与所述第二光
谱仪连接；
[0017]所述示波器用于输出所述光电探测器探测的时域波形，所述第一光谱仪用于测量所述三次谐波的光谱，所述第二光谱仪用于测量所述泵浦光的光谱。
[0018]可选的，所述三次谐波产生系统，还包括设置于所述波长可调光源和所述偏振控制器之间光路上的光放大器，用于将所述泵浦光放大。
[0019]可选的，所述光放大器为半导体光放大器；
[0020]所述三次谐波产生系统还包括第一准直器、光隔离器和第二准直器；
[0021]所述第一准直器、所述半导体光放大器、所述光隔离器和所述第二准直器在所述波长可调光源和所述偏振控制器之间沿光路依次排列；
[0022]所述第一准直器的输入端与所述波长可调光源的输出端耦合，用于将所述泵浦光准直后输入所述半导体光放大器；
[0023]所述半导体光放大器用于将所述泵浦光放大；
[0024]所述光隔离器用于使放大后的泵浦光单向传输；
[0025]所述第二准直器的输出端与连接在所述偏振控制器的输入端的所述光纤连接，所述第二准直器用于将放大后的泵浦光耦合入所述光纤。
[0026]可选的，所述光放大器为光纤放大器；
[0027]所述波长可调光源通过所述光纤与所述光纤放大器连接；
[0028]所述光纤放大器通过所述光纤与所述偏振控制器连接。
[0029]可选的，所述光学系统还包括第二耦合器和功率计；
[0030]所述第二耦合器的输入端通过所述光纤与所述偏振控制器的输出端连接，所述第二耦合器的第一输出端与所述功率计连接，所述光纤通过所述第二耦合器的第二输出端延伸至所述光学微腔。
[0031]可选的，所述光学系统还包括衰减器，所述衰减器的输入端通过所述光纤与所述偏振控制器的输出端连接，所述衰减器的输出端通过所述光纤延伸至所述光学微腔。
[0032]可选的，所述光学微腔的衬底材料包括硅，所述微盘腔的材料包括二氧化硅；
[0033]所述光学微腔利用干法刻蚀工艺制备。
[0034]第二方面，本技术实施例还提供一种三次谐波产生方法，利用上述的三次谐波产生系统输出三次谐波，包括：
[0035]波长可调光源输出泵浦光，所述泵浦光通过光纤耦合入光学微腔；
[0036]调节所述泵浦光的波长、功率、偏振态以及锥状结构与所述光学微腔的距离，使所述泵浦光在所述光学微腔中传输时满足三次谐波的相位匹配条件，产生三次谐波。
[0037]本技术实施例提供的三次谐波产生系统，包括波长可调光源、偏振控制器、光纤以及光学微腔；波长可调光源可以提供泵浦光，泵浦光耦合入光纤；光纤通过偏振控制器后通过光学微腔，其中，光学微腔包括衬底、支撑柱和微盘腔，光纤包括锥状结构，泵浦光和锥状结构耦合进入光学微腔，偏振控制器可以调节光纤中泵浦光的偏振态。通过在激光器上施加2Vpp、10Hz的电信号获得波长可调光源在中心波长附近小范围内持续性的波长扫描信号，进而实现从短波到长波的扫描，改变波长可调光源中的中心波长，进一步获取高品质因子的模式；随后调整泵浦光的波长、功率、偏振态以及锥状结构和光学微腔的距离，使得泵浦光在光学微腔传输的过程中，满足泵浦模式和三次谐波模式的品质因子高和匹配程度
强的条件，进而在三次谐波系统中产生三次谐波。本实施例提供的三次谐波产生系统，通过干法刻蚀获取高品质因子光学微盘后，利用红外波段连续光直接泵浦光学微盘以产生三次谐波，不需要额外增加调制器件就可以产生三次谐波，简化了产生三次谐波的复杂过程，降低了三次谐波的理论阈值和产生三次谐波的成本。
附图说明
[0038]图1为本技术实施例提供的一种三次谐波产生系统的结构示意图；
[0039]图2为本技术实施例提供的一种光学微腔的结构示意图；
[0040]图3为本技术实施例提供的另一种三次谐波产生系统的结构示意图；
[0041]图4为本技术实施例提供的另一种三次谐波产生系统的结构示意图；
[0042]图5为本技术实施例提供的另一种三次谐波产生系统的结构示意图；
[0043]图6为本技术实施例提供的另一种三次谐波产生系统的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三次谐波产生系统，其特征在于，包括波长可调光源、偏振控制器、光纤以及光学微腔；所述波长可调光源用于提供泵浦光，所述泵浦光耦合入所述光纤；所述光纤与所述偏振控制器的输入端连接；所述光纤从所述偏振控制器的输出端延伸至所述光学微腔，延伸至所述光学微腔的所述光纤包括锥状结构，所述光纤通过所述锥状结构与所述光学微腔耦合；其中，所述光学微腔包括衬底和位于所述衬底一侧的支撑柱和微盘腔；所述泵浦光通过所述锥状结构耦合入所述光学微腔；所述偏振控制器用于调节所述光纤中所述泵浦光的偏振态；调节所述泵浦光的波长、功率、偏振态以及所述锥状结构与所述光学微腔的距离，使所述泵浦光在所述光学微腔中传输时满足三次谐波的相位匹配条件，产生三次谐波。2.根据权利要求1所述的三次谐波产生系统，其特征在于，所述微盘腔的形状为圆台；所述圆台的母线与所述圆台的底面的夹角大于或等于30
°
，小于或等于60
°
。3.根据权利要求1所述的三次谐波产生系统，其特征在于，还包括第一耦合器、光电探测器、示波器、第一光谱仪以及第二光谱仪；从所述光学微腔延伸出的所述光纤与所述第一耦合器的输入端连接，所述第一耦合器的第一输出端与所述光电探测器连接，所述光电探测器与所述示波器连接，所述第一耦合器的第二输出端与所述第一光谱仪连接，所述第一耦合器的第三输出端与所述第二光谱仪连接；所述示波器用于输出所述光电探测器探测的时域波形，所述第一光谱仪用于测量所述三次谐波的光谱，所述第二光谱仪用于测量所述泵浦光的光谱。4.根据权利要求1所述的三次谐波产生系统，其特征在于，还包括设置于所述波长可调光源...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜校顺，李轩，顾佳新，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：新型
国别省市：