[发明专利]极化晶体波导器件及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种极化晶体波导器件及其制备方法和应用，所述极化晶体波导器件从上至下依次包括涂覆层II，涂覆层I，质子交换层或金属扩散层和极化晶体。所述波导器件依靠光波导结构的有效折射率差限制住光的散射，从而提高光功率密度，可以通过倍频、和频、差频等光学频率转换方法，获得高转换效率腔外单通激光输出，同时降低整个激光器的体积。

技术领域

本申请涉及一种极化晶体波导器件及其制备方法和应用，属于激光元器件领域。

背景技术

准相位匹配(QPM)技术是非线性光学中的一种重要的相位匹配技术，它是通过线性光学常数(模式指数)或非线性光学常数的周期性调制来实现非线性光学效应的增强。周期性反转铁电晶体材料是光频率转换、光参量转换领域的重要材料，广泛地应用于激光制作、航天、大气探测、军工等领域。

常用的极化晶体块状结构，一般在用于腔内频率转换时效率较高，而用在腔外频率转换时效率极低，从而限制其用途。此外现有的掩埋波导器件在制备时需要较为精确的对准技术，波导线条不能存在断线、起伏等情况，光刻工艺难度更大。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种极化晶体波导器件，该解决一些特殊激光器需要腔外频率转换时转换效率较低等缺点，该器件可以有效地提高光功率密度，可以通过倍频、和频、差频等光学频率转换方法，获得高转换效率腔外单通激光输出，同时降低整个激光器的体积。

所述极化晶体波导器件，其特征在于，所述极化晶体波导器件从上至下依次包括涂覆层II，涂覆层I，质子交换层或金属扩散层和极化晶体。

所述质子交换层或金属扩散层为质子交换层或金属扩散层。

可选地，所述极化晶体波导器件从上至下依次为涂覆层II，涂覆层I，质子交换层或金属扩散层和极化晶体。

可选地，所述极化晶体波导器件中所述涂覆层II的折射率最低；

所述涂覆层I的折射率低于所述极化晶体的折射率。

可选地，所述质子交换层或金属扩散层的折射率沿着深度方向递减；

其中，所述深度方向为质子交换层或金属扩散层沿向所述极化晶体的方向。

可选地，所述涂覆层II的厚度为0.5～10μm；

所述涂覆层I的厚度为0.1μm～5μm；

所述质子交换层或金属扩散层的深度为0.5～3μm；

所述极化晶体的厚度为0.1mm～1mm。

可选地，所述涂覆层I的厚度为2μm。

所述极化晶体的厚度为0.5mm。

可选地，所述涂覆层I的形状为光波导回路形状；

所述极化晶体结构选自单周期、多周期、啁啾或级联。

可选地，所述涂覆层I的形状选自条状、马赫增、环形腔中的至少一种。

可选地，所述涂覆层I的形状选自条状、带状、薄膜状中的至少一种。

可选地，所述质子交换层或金属扩散层上制备涂覆层I，起到改变有效折射率的功能，在极化晶体中形成四方限制的光波导。

可选地，在质子交换层或金属扩散层上制备一层条状或其他光波导回路形状的涂覆层，起到改变有效折射率的功能，从而在极化晶体中形成四方限制的光波导。

可选地，所述涂覆层II包括SiO₂、MgF中的一种；