[发明专利]双泵浦波长可调宽带全光波长转换器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种光通信技术领域的波长转换器件制作方法，具体地说，涉及的是一种双泵浦波长可调宽带全光波长转换器的制作方法。

背景技术

现有的波长转换器件，主要有基于半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制和交叉相位调制波长转换器、Mach-Zehnder波长转换器，但它们对输入信号的幅度、频率和相位都存在不完全透明转换；而基于SOA或无源波导，如光纤的四波混频虽是完全透明的全光转换，但由于它是三阶非线性过程，所以存在转换效率低下的问题；另外这种波长转换器噪声大，容易造成串扰，其应用有限。一般情况下，二阶非线性过程比三阶过程效率高得多，因此基于半导体(如AlGaAs)或铁电晶体波导结构中的差频或级联效应的波长转换器，逐渐成为宽带全光波长转换器的发展方向。基于二阶非线性差频或级联效应的全光波长转换器件对信息透明，它仅是一个纯光学过程，克服了电光器件的速度瓶颈；另外，它还具备低噪声、宽调节波长范围和可以同时转换多波长的特点。基于半导体或铁电畴反转波导差频或级联波长转换器是唯一全透明的方案，与其它波长转换器方案比具有明显的优势。而基于级联效应的波长转换器与基于差频效应的波长转换器相比，泵浦波长仍然在1.5μm通信波段，解决了波导传输模式问题，并且可以获得更宽的带宽。虽然基于半导体(如AlGaAs)的差频波长转换器已有演示，但目前存在困难是难以实现两束光的相位匹配，另外由于波导的散射损耗，均导致转换效率低下，因而目前应用较少。

目前，基于周期极化铌酸锂(PPLN)波导的波长转换相位匹配条件极大抑制了多波长信道间的串扰，使得基于周期性极化铌酸锂波导的波长变换器成为目前唯一能实现组波长转换的技术，也是唯一能实现N×M广播功能的全光波长转换技术。基于周期性极化铌酸锂波导的波长变换器所用的二次级联效应分为两类：一是单泵浦倍频与差频级联效应；二是双泵浦和频与差频级联效应。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利“波长可调宽带全光波长转换器的制作方法”(专利号：ZL 2005 1 0027943.4)属于单泵浦倍频与差频级联效应，存在以下缺点：一是倍频非线性系数不大，需要很高的泵浦光功率才能得到可观的转换效率，与光通信中所要求的低泵浦功率阈值不符；二是信号光和转换光分布在泵浦光两侧，因此至少有一个波长信道被占用，不利于通信波段的充分利用；再者，单泵浦波长转换方案中，当信号光波长趋近于泵浦光波长时，转换效率会出现凹陷，因此不得不舍弃泵浦光波长附近的一些信道。

检索中还发现，2004年C.Q.Xu等人在《Optics Letters》(29，2004)上“Cascaded wavelength conversions based on sum-frequency generation anddifference-frequency generation”(《基于和频和差频级联效应的波长转换》)一文，该文介绍了在周期性准相位匹配晶体中，与倍频差频级联相比，和频差频级联有个优点：一是双泵浦每一个泵浦光功率只需单泵浦光功率的一半就能得到同样的转换效率，降低了功率阈值；二是两泵浦光波长可以选择在通信波段的两边，从而空出中间的波段加以利用。该文中所阐述的是基于EEE窄带和频与差频的波长转换，EEE和频是指参与和频的两个泵浦光以及和频光在PPLN晶体里都是以非常光，即E光(Extraordinary)入射或传播。该窄带波长转换的信号光有较大带宽，两泵浦波长差值可以很大，但泵浦波长的带宽极小，只有0.6nm。也就是说，对于给定周期的PPLN波导，两泵浦光波长必须设定在与该周期匹配(即满足相位匹配条件)的波长处，对应信号带宽内的每一个信号光只能输出一个转换光，如果泵浦光波长稍有漂移，很可能就没有和频光产生，也就没有转换光输出，这大大限制了波长转换器的灵活应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种双泵浦波长可调宽带全光波长转换器的制作方法，利用周期性光学超晶格中和频与差频级联的二阶光学非线性效应，采用两个功率可以更低的泵浦光波，具有波长可调，带宽更宽，信号光波长可工作在通信C波段，功率代价低的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

第一步，选择一块Z切割的镁掺杂摩尔比为3％-7％的铌酸锂晶片，在该晶片-Z面上制作钛扩散波导结构，然后在该晶片+Z面上制作具有周期范围为20-25μm的周期性光学超晶格，即通过对晶片进行室温电场极化，以实现晶体极化畴的周期性反转；