[发明专利]波长转换装置及其制造方法

说明书

相关申请交叉参考

本申请涉及2007年10月30提交的题为“波长转换装置及其制造方法(WAVELENGTH CONVERSION DEVICES AND FABRICATION METHODS FOR THE SAME)”的共同待审查和共同转让的美国专利申请序列第11/978864号(SP07-218)，但是没有要求其优先权。

优先权声明

本申请要求2008年8月15日提交的题为“波长转换装置及其制造方法(WAVELENGTH CONVERSION DEVICES AND FABRICATION METHODS FOR THE SAME)”的美国申请第12/192397号的优先权。

发明背景

本发明一般涉及波长转换装置及其制造方法。更具体来说，本发明的一些实施方式涉及利用极化周期操控来减小布拉格(Bragg)共振和相应的光的背反射同时保持该波长转换装置的有效转换效率的波长转换装置及其制造方法。

发明概述

波长转换装置可包括周期性极化(poled)的非线性光学材料如铌酸锂，可以对波长转换装置进行设计，通过在非线性光学材料中使用周期性反转的畴进行准匹配，从而使得激光器产生的输入信号的频率翻倍。但是，这些周期性反转的畴可能在极化的非线性光学材料的相匹配波长(即，波长转换装置以最大效率使输入信号的频率翻倍时的输入信号波长)处产生不需要的布拉格共振，导致从波长转换装置到激光器的不利的背反射，当反射在基波长中发生时，对激光器的稳定性产生负面影响。另外，若布拉格共振在频率翻倍的波长内发生，则布拉格共振会导致发射功率的明显降低。本发明的实施方式通过操控周期性极化的非线性光学材料的极化周期，破坏了由极化畴引起的布拉格共振，由此减少了到激光器的背反射，从而提高了激光器的稳定性。

根据本发明的一种实施方式，提供了一种制造波长转换装置的方法，该波长转换装置包含非线性光学材料，其包括输入面、输出面、以及从输入面延伸到输出面的波导区域。根据该方法，通过以下方式制造波长转换装置：识别波长转换装置的相匹配波长λ_Φ，为波长转换装置的相匹配波长λ_Φ确定理想极化周期Λ_I。通过以下方式将非线性光学材料极化：在波导区域中诱导形成一些按顺序定位的畴，这些畴具有随机变化的畴宽，该畴宽由理想极化周期Λ_I加或减中断值限定，使得布拉格共振以及从以随机变化的畴宽极化的波长转换装置到激光器的光的相应背反射比以理想极化周期Λ_I极化的非线性光学材料的布拉格共振和背反射小至少一个数量级。以随机变化的畴宽极化的波长转换装置的输入信号转换效率是最大转换效率的至少一半。

根据本发明的另一种实施方式，提供了一种制造波长转换装置的方法，该波长转换装置包含非线性光学材料，其包括输入面、输出面、以及从输入面延伸到输出面的波导区域。根据该方法，通过以下方式制造波长转换装置：识别波长转换装置的相匹配波长λ_Φ，为波长转换装置的相匹配波长λ_Φ确定理想极化周期Λ_I。通过以下方式将非线性光学材料极化：在波导区域中诱导形成多个按顺序定位的畴，这些畴包括多个理想极化畴和一个或多个非理想极化畴，其中非理想极化畴具有一定宽度，该宽度由理想极化周期Λ_I加或减不连续值来限定，理想极化畴具有一定宽度，该宽度由理想极化周期Λ_I限定。对该不连续值进行选择，使得由波导区域的第二个半区域反射的光的相位与由波导区域的第一个半区域反射的光的相位相反，以非理想极化畴极化的波长转换装置的输入信号转换效率是最大转换效率的至少一半。

根据本发明的另一种实施方式，提供了一种波长转换装置。更具体来说，根据本发明的实施方式，波长转换装置包含非线性光学材料，其包括输入面、输出面、以及从输入面延伸到输出面的波导区域。波导区域进一步包括多个具有随机变化的畴宽的按顺序定位的畴，所述畴宽由理想极化周期Λ_I加或减中断值来限定。中断值小于理想极化周期Λ_I，该中断值使得布拉格共振以及光的相应背反射比以理想极化周期Λ_I极化的非线性光学材料的光的布拉格反射小至少一个数量级。中断值还使得具有随机变化的畴宽的波长转换装置的输入信号转换效率是以理想极化周期Λ_I极化的非线性光学材料的最大效率的至少一半。