【技术实现步骤摘要】
技术介绍
1、在许多涉及光学和光子学的应用中，通常希望产生两倍的泵浦波长或一半的泵浦波长的光。这可以用波混频来完成。波混频采用二次谐波生成来产生两倍的泵浦波长，或者采用退化下转换(degenerate down conversion)来生成一半的泵浦波长。
2、二次谐波生成(也称为倍频)是非线性光学过程，其中与非线性材料相互作用的光子被有效地“组合”以形成具有初始光子的两倍频率以及具有一半的自由空间波长的新光子。在退化下转换中，其为二次谐波生成的逆，其中被引导到同一非线性材料中的一个光子分裂为具有一半频率或两倍波长的两个光子。对于一般下转换，子光子的能量必须与母光子的能量相加。
3、二次谐波生成和下转换两者都需要使用拥有非零二阶非线性系数的材料。此类材料的示例是铌酸锂。一般来讲，波混频过程的转换效率随着泵浦光束传播通过非线性介质的长度而增加。效率也随着泵浦光的横截面积的减小而增加。因此，由薄膜构成的高限制波导能够产生具有最高效率的波混频设备。
4、已知波混频技术的一个挑战涉及相位匹配。相位匹配是泵浦光和通过波混频效应产生的光之间的光学动量的匹配。在不存在相位匹配的情况下，在下转换示例中，单个泵浦光子的动量与其产生的两个下转换光子的动量不匹配。因此，在下转换波长处不存在功率的相干累积，因为当两个场传播通过非线性介质时，下转换光与泵浦光相消地干涉。在二次谐波生成波混频中也是同样的情况。
5、已经使用三种技术来获得波混频中的相位匹配。第一种技术被称为准相位匹配。在该技术中，周期性地反转
6、用于相位匹配的第二种技术被称为模态相位匹配。在该技术中，在下转换示例中，泵浦波长处的高阶空间模态与下转换波长处的基本模态相位匹配。这比准相位匹配更容易实现，但是由于两个不同光学模态之间的减少的重叠和更高阶模态的更高损耗系数，其通常产生更低的效率。
7、用于相位匹配的第三种技术被称为光栅辅助相位匹配。在此技术中，周期性地调制非线性波导的侧壁以将动量添加到下转换光以补偿初始动量失配。该技术保留了较高的模态重叠和较低的准相位匹配损耗，从而允许简化模型相位匹配的制造。然而，光栅辅助相位匹配的弱点在于，由于光栅相对于通常使用的光波长的长周期，光栅引起被称为布洛赫损耗(bloch loss)的较大附加效应，其可以急剧地降低转换效率。布洛赫损耗与导致光离开感兴趣的模态的任何衍射相关联，诸如衍射成更高阶模态或自由空间模态。
8、由于上述原因以及下面所述的其他原因，本领域技术人员在阅读和理解本说明书时将明白这些原因，因此在本领域中需要一种高效且有效的系统来在波混频设备中获得相位匹配。
技术实现思路
1、以下
技术实现思路
是以举例的方式而不是限制的方式作出的。提供
技术实现思路
的目的仅仅是有助于读者理解所述主题的一些方面。实施方案提供了非线性波混频设备中的无损光栅辅助相位匹配。
2、在一个实施方案中，提供了具有光栅辅助相位匹配的非线性波混频系统。该系统包括泵浦激光器和非线性波导。泵浦激光器用于生成选定波长的泵浦光。非线性波导被配置为从被引导到非线性波导中的泵浦光生成产生的光。该非线性波导包括至少一个后向光栅，该至少一个后向光栅被配置为在相对于产生的光在非线性波导中行进以到达该后向光栅的方向的后向方向上衍射产生的光。该后向光栅具有在产生的光中生成反向传播相位匹配的光栅动量。
3、在另一实施方案中，提供了用于非线性波混频系统的非线性波导，该非线性波导包括非线性材料和后向光栅。该非线性材料被配置为从泵浦光生成产生的光。该后向光栅在非线性材料中形成。该后向光栅被配置为在相对于产生的光在非线性材料中行进以到达后向光栅的方向的后向方向上衍射产生的光。该后向光栅具有在产生的光中生成反向传播相位匹配的光栅动量。
4、在又一实施方案中，提供了一种形成具有光栅辅助相位匹配的非线性波混频系统的方法。该方法包括确定在产生的光中生成反向传播相位匹配所需的后向光栅的动量；以及在非线性波导中使用后向光栅的所确定的动量形成后向光栅。该后向光栅被配置为在相对于产生的光在非线性波导中行进以到达后向光栅的方向的后向方向上衍射产生的光。
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1.一种具有光栅辅助相位匹配的非线性波混频系统(400,500)，所述系统包括：
2.一种用于非线性波混频系统(400,500)的非线性波导(200,508)，所述非线性波导(200,508)包括：
3.一种形成具有光栅辅助相位匹配的非线性波混频系统(400,500)的方法，所述方法包括：
【技术特征摘要】
1.一种具有光栅辅助相位匹配的非线性波混频系统(400,500)，所述系统包括：
2.一种用于非线性波混频系统(400,500)的非线性波导(20...
【专利技术属性】
技术研发人员：马修·韦德·帕克特，查德·费尔蒂希，马修·罗宾斯，J·萨尔曼，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：
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