【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非线性光学与集成光电子，特别是涉及一种基于铌酸锂薄膜的微环谐振腔及制备方法。
技术介绍
1、克尔光频梳是一种在频域上产生离散等间距梳线的高精度频率参考源，时域上表现为具有重复频率的短脉冲，具有极高的稳定性，广泛应用于科学研究中。它作为高精度频率参考源，可用于计量学、光谱学、光通信、光计算、量子光学、卫星导航、激光雷达等多个领域。在计量学中，光频梳为国际计量单位的定义提供了精确性，而在光通信领域，它提供了多载波光源的关键技术。此外，光频梳在量子
的应用也备受瞩目，为量子计算和量子通信提供了支持。上述多领域的需求背景为光频梳技术的发展提供了坚实的基础。
2、然而，传统克尔光频梳存在体积大、制作复杂等问题，限制了其应用场合。近年来，基于微环谐振腔的克尔光频梳得到了广泛关注，即通过在微环谐振腔中注入光信号，输入的泵浦光与谐振腔相互作用，经克尔效应产生一系列等间距光频率梳状结构，同时片上结构可增强其集成度和系统可重构性。相比于法布里-珀罗腔(fabry-perot resonator)，微环谐振腔由于其行波特性，可以控制光的传播方向与路径，且结构简单、体积小、易集成。特别的，在相干光通信中，光频梳可以作为一种高效且灵活的多波长信号源，实现大容量、低成本、低功耗和低复杂度的数据传输。相比传统的密集波分复用系统，使用单一光源产生的光频梳具有更好的波长利用率和相干性，降低信号之间的串扰和噪声。2017年，德国卡尔斯鲁厄理工学院p.marin-palomo等人利用单孤子克尔光频梳，结合波分复用技术，在75km长的光
3、现用于产生光频梳的非线性波导主要为氮化硅材料，其非线性系数为1m-1w-1，损耗为0.03db/cm，参数均优于二氧化硅。铌酸锂(linbo3)材料的非线性系数和损耗数值分别为0.55m-1w-1和0.03db/cm，与氮化硅相近，但与之相比，铌酸锂(linbo3)具有很强的电光调制特性，在1550nm波段没有双光子吸收效应。然而，铌酸锂(linbo3)晶体制成的器件体积较大、不易集成，因此引出了从块状铌酸锂晶体上分离出铌酸锂薄膜。且针对传统的微腔克尔光频梳，多采用泵浦频率调谐的方式，调谐泵浦光的中心波长从蓝失谐区至红失谐区，光梳依次经过图灵环、混沌态、多孤子态、单孤子态等状态。然而该方法存在不足，需要对可调谐激光器的频率进行精准调控，严格控制调谐范围、速度与步长。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中微腔克尔光频梳需要对可调谐激光器的频率进行精准调控，严格控制调谐范围、速度与步长，光频梳效率低、色散高、结构不稳定的技术问题，本专利技术的一个目的在于提供一种基于铌酸锂薄膜的微环谐振腔，微环谐振腔包括衬底，在所述衬底上制备二氧化硅层；
2、所述二氧化硅层上制备铌酸锂薄膜，所述铌酸锂薄膜刻蚀脊型环形波导和脊型直波导。
3、优选地，所述脊型环形波导和所述脊型直波导的刻蚀角度θ为75°；
4、所述铌酸锂薄膜的总厚度h为600nm；所述脊型环形波导和所述脊型直波导的宽度w为3000nm，所述脊型环形波导和所述脊型直波导的厚度d为450nm。
5、优选地，所述衬底为硅衬底。
6、本专利技术的另一个目的在于提供一种基于铌酸锂薄膜的微环谐振腔的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
7、在衬底上制备二氧化硅层；
8、在所述二氧化硅层上表面旋涂一层苯丙环丁烯，将铌酸锂薄膜通过苯丙环丁烯贴合于所述二氧化硅层上表面，并高温固化；
9、在所述铌酸锂薄膜上表面刻蚀脊型环形波导和脊型直波导。
10、优选地，所述脊型环形波导和所述脊型直波导的刻蚀角度θ为75°；
11、所述铌酸锂薄膜的总厚度h为600nm；所述脊型环形波导和所述脊型直波导的宽度w为3000nm，所述脊型环形波导和所述脊型直波导的厚度d为450nm。
12、优选地，所述衬底为硅衬底。
13、本专利技术提供的一种基于铌酸锂薄膜的微环谐振腔及制备方法，利用腔内布里渊激光作为腔内泵浦光产生布里渊克尔孤子梳的方法，无需精准调谐腔外泵浦的频率，腔内产生的多波长布里渊激光在腔内循环，其产生的时域孤子脉冲是微腔内自发形成的。同时，改变腔内布里渊激光的频率间隔，可实现梳齿间隔从千兆赫兹到太赫兹的光频梳。
14、本专利技术提供的一种基于铌酸锂薄膜的微环谐振腔及制备方法，利用铌酸锂薄膜材料，采取微环谐振腔，结合非线性效应搭建光频梳激发系统，提高泵浦-光孤子的能量转换效率，提高耦合效率，减少光损耗，增强光梳相干性，实现高品质因子、高平坦度微腔光梳。
15、本专利技术提供的一种基于铌酸锂薄膜的微环谐振腔及制备方法，相比于传统的仅仅依赖于克尔非线性效应的微腔光频梳，引入sbs效应(stimulated brillouin scattering，受激布里渊散射)的克尔光频梳中，sbs效应可以提供一个额外的非线性机制，增强微腔中的克尔效应，从而有利于孤子光频梳的形成和维持。另外，sbs效应可以通过调节泵浦光和微腔模式之间的相位失配，实现对孤子光频梳的主动调控，即自发形成孤子脉冲，改善频率调谐微腔光梳存在的局限性。
16、本专利技术提供的一种基于铌酸锂薄膜的微环谐振腔及制备方法，能够克服传统微环谐振腔存在的转化效率极限，提高泵浦至光孤子的能量转换效率，实现泵浦与孤子之间的灵活控制，同时生成由大量等间距的谱线组成的相干光信号，以满足不同应用场景。
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1.一种基于铌酸锂薄膜的微环谐振腔，其特征在于，所述微环谐振腔包括衬底，在所述衬底上制备二氧化硅层；
2.根据权利要求1所述的微环谐振腔，其特征在于，所述脊型环形波导和所述脊型直波导的刻蚀角度θ为75°；
3.根据权利要求1所述的微环谐振腔，其特征在于，所述衬底为硅衬底。
4.一种基于铌酸锂薄膜的微环谐振腔的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述脊型环形波导和所述脊型直波导的刻蚀角度θ为75°；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衬底为硅衬底。
【技术特征摘要】
1.一种基于铌酸锂薄膜的微环谐振腔，其特征在于，所述微环谐振腔包括衬底，在所述衬底上制备二氧化硅层；
2.根据权利要求1所述的微环谐振腔，其特征在于，所述脊型环形波导和所述脊型直波导的刻蚀角度θ为75°；
3.根据权利要求1所述的微环谐振腔，其特征在于，所述衬底为硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝连庆，杨婕妤，陈光，鹿利单，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：
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