[发明专利]一种基于超晶格器件的二阶非线性带宽调谐和拓宽方法

权利要求书

1.一种基于超晶格器件的二阶非线性带宽调谐和拓宽方法，所述带宽包括非线性频率转换过程中涉及到的波长、温度和角度，其特征是采用扇形或梯形超晶格，根据对非线性过程带宽和匹配波长的需求，确定所需中心周期和啁啾量，然后根据啁啾量计算出扇形或梯形超晶格上下两个边的周期及入射角度，由所述超晶格的参数制作扇形或梯形超晶格，利用扇形或梯形超晶格和入射角度即可实现预期的中心波长和带宽；在此基础上，通过调整入射光束与超晶格之间的角度和位置，得到入射中心周期和啁啾量可调的等效啁啾超晶格，从而使位相匹配的中心波长和带宽得到调谐和拓展，具体为：先根据超晶格材料的色散方程和作用波长，根据能量和动量守恒原理设计中心周期，再根据设计的超晶格器件所要达到的带宽和调谐范围计算所需啁啾量，然后根据啁啾量的大小设计扇形或梯形超晶格，使扇形或梯形超晶格上下两个周期的啁啾量比设计稍大以提供调节余量，在根据设计参数制得超晶格晶体后，可调谐的中心波长和啁啾量由光束相对超晶格的横向位置和入射角决定，选择合适的入射角得到需要的啁啾量，调整入射位置得到所需的中心周期，经过位置和或角度的调整，使光束具有所需的等效中心周期和啁啾量，从而实现非线性过程中心温度、波长的调谐，及温度、波长带宽的调谐；入射光束角度调整时，啁啾量越大，提供的倒格矢越宽，倒格矢的宽度增加使得匹配的温度、波长和角度都得到拓展。

2.根据权利要求1所述的基于超晶格器件的二阶非线性带宽调谐和拓宽方法，其特征是所述二阶非线性过程包括倍频、和频、光参量放大、多波长倍频和耦合三倍频。

3.根据权利要求1所述的基于超晶格器件的二阶非线性带宽调谐和拓宽方法，其特征是用于波长为1053nm或1064nm的基波倍频或和频过程。

4.根据权利要求1所述的基于超晶格器件的二阶非线性带宽调谐和拓宽方法，其特征是用于抽运光为527nm或532nm波长，信号或闲频光为1053nm或1064nm波长的差频或光参量放大过程。

5.根据权利要求1所述的基于超晶格器件的二阶非线性带宽调谐和拓宽方法，其特征是采用超晶格基底材料分别为LiTaO₃、LiNbO₃或KTiOPO₄，中心周期分别为7.5μm，6.5μm，9.0μm的扇形超晶格，用于1064nm、1053nm的宽带激光倍频，532nm、527nm抽运的简并、近简并光参量放大和飞秒激光的光参量啁啾放大。

6.根据权利要求1-4任一项所述的基于超晶格器件的二阶非线性带宽调谐和拓宽方法，其特征是所述的超晶格基底材料为LiTaO₃、LiNbO₃或KTiOPO₄，超晶格基底材料匹配温度为25～200℃，超晶格长度为10～30mm，宽度为2～5mm，通过制版、光刻、极化工艺，制备获得所需的光学超晶格样品。