[发明专利]一种渐变嵌套光学超晶格结构双波长任意比例波长转换器

说明书

本发明公开了一种渐变嵌套光学超晶格结构双波长任意比例波长转换器，该转换器能够在双波长信号全光处理时，对不同强度的信号光高效产生不同强度比例混合的倍频光。该转换器的设计方法是根据两信号光的波长，选取某种非线性晶体、掺杂度及温度，使两信号光对应的相干长度满足两倍关系，便可以构造渐变嵌套超晶格结构，信号光从不同位置入射晶体将得到不同强度比例的倍频光。

技术领域

本发明涉及一种渐变嵌套光学超晶格结构双波长任意比例波长转换器及其设计方法，属于超晶格材料和激光技术领域。

背景技术

随着全光网络和双波长激光器的迅速发展，基于准相位匹配技术的全光器件在全光网络中的运用越来越广泛，全光网络的发展急需更多功能更高效的全光波长转换器件。

在全光处理时有时需要对两个波长为λ₁、λ₂的信号光进行倍频。常见方法有：利用复杂的光路将两个波长分开，在各自的光路中倍频，这种方法器件复杂，不紧凑；利用级联光学超晶格，将两个波长分别对应的光学超晶格级联起来，不用分路即可对两波长光倍频，这种方法晶体利用率不高；有人提出一种周期嵌套结构，将波长为λ₁、λ₂的信号光分别对应的周期结构嵌套叠合在一起，形成一种准周期结构，能够对波长为λ₁、λ₂的信号光同时进行倍频，这种结构实现了双波长的倍频，但不能对倍频效率进行控制，一旦晶体结构及波长为λ₁、λ₂的信号光的强度确定，两个倍频信号光的强度也就确定。而在实际应用中，有时波长为λ₁、λ₂的信号光强度不同却需要两个倍频信号光强度相同，有时波长为λ₁、λ₂的信号光强度相同却需要两个倍频信号光强度不同或者以某种强度比例混合，有时波长为λ₁、λ₂的信号光强度不同却需要两个倍频信号光以某种强度比例混合，这时这种周期嵌套结构便不再适用。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术之不足，提出了一种渐变嵌套光学超晶格结构双波长任意比例波长转换器，该转换器能够在双波长信号全光处理时，对不同强度的信号光高效产生不同强度比例混合的倍频光。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种渐变嵌套光学超晶格结构双波长任意比例波长转换器，该转换器包括一块非线性晶体，该非线性晶体经过极化形成正负畴交替的结构，结构图如图1所示，图中用黑白表示畴的正负，正畴极化方向向上，负畴极化方向向下，从上方看，从第一个电畴开始交替出现三角形正畴、梯形负畴、梯形正畴、三角形负畴，并以此为重复单元进行若干次重复，该转换器即由如此的许多三角形或梯形的正负畴交替连接组成。

本发明上述转换器是一种渐变嵌套超晶格结构，由两信号光分别对应的两个周期结构超晶格渐变嵌套构造而来，由一系列三角形或梯形畴组成。

本发明还提供了一种渐变嵌套光学超晶格结构双波长任意比例波长转换器的设计方法，该方法包括：对于波长为λ₁、λ₂的信号光，选取某种非线性晶体、掺杂度及温度，对波长为λ₁的信号光，计算出其相干长度，取相干长度作为单畴长构造波长为λ₁的信号光对应的周期结构超晶格，用同样的方法可构造波长为λ₂的信号光对应的周期结构超晶格，如果两个周期结构超晶格的周期不满足两倍关系，则重新选择非线性晶体、掺杂度及温度进行构造，直到它们满足两倍关系，然后将这两个周期结构超晶格进行渐变嵌套，形成一个新的超晶格结构，将非线性晶体以得到的 超晶格结构极化反转，便得到双波长任意比例倍频的全光波长转换器。使用时，信号光从不同位置入射晶体将得到不同强度比例的倍频光。

本发明的上述方法能够应用于渐变嵌套光学超晶格结构双波长任意比例波长转换器。

有益效果：