一種漸變嵌套光學超晶格結構雙波長任意比例波長轉換器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種漸變嵌套光學超晶格結構雙波長任意比例波長轉換器及其設計 方法，屬于超晶格材料和激光技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著全光網絡和雙波長激光器的迅速發展，基于準相位匹配技術的全光器件在全 光網絡中的運用越來越廣泛，全光網絡的發展急需更多功能更高效的全光波長轉換器件。
[0003] 在全光處理時有時需要對兩個波長為&、\2的信號光進行倍頻。常見方法有:利用 復雜的光路將兩個波長分開，在各自的光路中倍頻，這種方法器件復雜，不緊湊;利用級聯 光學超晶格，將兩個波長分別對應的光學超晶格級聯起來，不用分路即可對兩波長光倍頻， 這種方法晶體利用率不高;有人提出一種周期嵌套結構，將波長為λ:、、的信號光分別對應 的周期結構嵌套疊合在一起，形成一種準周期結構，能夠對波長的信號光同時進行 倍頻，這種結構實現了雙波長的倍頻，但不能對倍頻效率進行控制，一旦晶體結構及波長為 λι、λ2的信號光的強度確定，兩個倍頻信號光的強度也就確定。而在實際應用中，有時波長為 入^"的信號光強度不同卻需要兩個倍頻信號光強度相同，有時波長為λ:、、的信號光強度 相同卻需要兩個倍頻信號光強度不同或者以某種強度比例混合，有時波長為&4 2的信號光 強度不同卻需要兩個倍頻信號光以某種強度比例混合，這時這種周期嵌套結構便不再適 用。而本發明能夠很好地解決上面的問題。

【發明內容】

[0004] 本發明目的在于針對上述現有技術之不足，提出了一種漸變嵌套光學超晶格結構 雙波長任意比例波長轉換器，該轉換器能夠在雙波長信號全光處理時，對不同強度的信號 光高效產生不同強度比例混合的倍頻光。
[0005] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種漸變嵌套光學超晶格結構雙波 長任意比例波長轉換器，該轉換器包括一塊非線性晶體，該非線性晶體經過極化形成正負 疇交替的結構，結構圖如圖1所示，圖中用黑白表示疇的正負，正疇極化方向向上，負疇極化 方向向下，從上方看，從第一個電疇開始交替出現三角形正疇、梯形負疇、梯形正疇、三角形 負疇，并以此為重復單元進行若干次重復，該轉換器即由如此的許多三角形或梯形的正負 疇交替連接組成。
[0006] 本發明上述轉換器是一種漸變嵌套超晶格結構，由兩信號光分別對應的兩個周期 結構超晶格漸變嵌套構造而來，由一系列三角形或梯形疇組成。
[0007] 本發明還提供了一種漸變嵌套光學超晶格結構雙波長任意比例波長轉換器的設 計方法，該方法包括:對于波長為&42的信號光，選取某種非線性晶體、摻雜度及溫度，對波 長為&的信號光，計算出其相干長度，取相干長度作為單疇長構造波長為&的信號光對應的 周期結構超晶格，用同樣的方法可構造波長為、的信號光對應的周期結構超晶格，如果兩 個周期結構超晶格的周期不滿足兩倍關系，則重新選擇非線性晶體、摻雜度及溫度進行構 造，直到它們滿足兩倍關系，然后將這兩個周期結構超晶格進行漸變嵌套，形成一個新的超 晶格結構，將非線性晶體以得到的超晶格結構極化反轉，便得到雙波長任意比例倍頻的全 光波長轉換器。使用時，信號光從不同位置入射晶體將得到不同強度比例的倍頻光。
[0008] 本發明的上述方法能夠應用于漸變嵌套光學超晶格結構雙波長任意比例波長轉 換器。
[0009] 有益效果：
[0010] 1、本發明只需選擇信號光的入射位置即可得到不同強度比例倍頻光，結構簡單、 效率高且全光處理。
[0011] 2、本發明能夠根據兩信號光的波長，構造一種漸變嵌套超晶格結構，使光在不同 位置入射時，并且能夠得到不同強度比例的倍頻光。
【附圖說明】
[0012] 圖1是漸變嵌套光學超晶格結構雙波長任意比例波長轉換器的示意圖。
[0013] 圖2是波長較長的信號光對應的周期結構超晶格結構示意圖。
[0014]圖3是波長較短的信號光對應的周期結構超晶格結構示意圖。
[0015]圖4是兩個周期結構超晶格漸變嵌套后得到的新的超晶格結構示意圖。
[0016]圖5是表不疇極化方向的歸一化分布函數圖。
[0017] 圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)、圖6(d)、圖6(e)是分別在abcde位置入射時晶體的倍頻效 率譜。
[0018] 圖7是在不同位置入射時兩信號光的倍頻效率曲線。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合說明書附圖對本發明創造作進一步的詳細說明。
[0020] 本發明提供了一種漸變嵌套光學超晶格結構雙波長任意比例波長轉換器，該轉換 器由一塊非線性晶體組成，非線性晶體經過極化形成正負疇交替的結構，結構圖如圖1所 示，圖中用黑白表示疇的正負，正疇極化方向向上，負疇極化方向向下，從上方看，從第一個 電疇開始交替出現三角形正疇、梯形負疇、梯形正疇、三角形負疇，并以此為重復單元進行 若干次重復，該轉換器即由如此的許多三角形或梯形的正負疇交替連接組成。
[0021] 本發明上述轉換器是一種漸變嵌套超晶格結構，由兩信號光分別對應的兩個周期 結構超晶格漸變嵌套構造而來，由一系列三角形或梯形疇組成。
[0022]本發明根據兩信號光的波長λ:、、來設計超晶格結構，選取某種非線性晶體、摻雜 度及溫度，對波長為λι的信號光，根據Sellmeier方程計算出其相干長度1。1，取相干長度lci 作為單疇長構造波長為心的信號光對應的周期結構超晶格，如圖2所示，周期為Λ : = 用同樣的方法可構造波長為λ2的信號光對應的周期結構超晶格，如圖3所示，周期為Λ 2 = 21。2,如果兩個周期結構超晶格的周期Λ:、人2不滿足兩倍關系，則重新選擇非線性晶體、摻 雜度及溫度進行構造，直到它們滿足兩倍關系，然后將這兩個周期結構超晶格進行漸變嵌 套，形成一個新的超晶格結構，如圖4所示，圖中黑白表示疇的正負，從第一個電疇開始交替