[发明专利]波长转换光学器件和用于制造波长转换光学器件的方法

说明书

本发明设置有：具有包括虚拟轴线的虚拟平面以及隔着虚拟平面彼此面对的第一区域和第二区域的基板，该基板包括以交替的方式布置在虚拟轴线上的多个第一晶体区域和多个第二晶体区域；多个第一晶体区域中的每一个包括在将位于第一区域中且与虚拟平面平行的第一平面置于其间的状态下在与第一平面交叉的方向上排布的一对部分，第一晶体区域的该一对部分中的每一个的自发极化的取向远离第一平面，并且多个第二晶体区域中的每一个包括在将位于第二区域中且与虚拟平面平行的第二平面置于其间的状态下在与第二平面交叉的方向上排布的一对部分，第二晶体区域的该一对部分中的每一个的自发极化的取向远离第二平面。

技术领域

本发明的公开的一个方面涉及波长转换光学器件和用于制造这种波长转换光学器件的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求基于2018年4月26日提交的日本专利申请No.2018-085055的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

用于利用二阶非线性光学现象的光学器件的材料主要包括铁电光学晶体，诸如LiNbO₃(LN)晶体、KTiOPO₄(KTP)晶体、LiB₃O₅(LBO)晶体或β-BaB₂O₄(BBO)晶体。利用这些晶体的光学器件已经在广泛的应用领域中得到了发展，其中波长转换是主要的应用。在激光加工领域中，例如，利用这些晶体的光学器件通过光纤激光器的二次谐波发生(SHG)而缩短了波长。使用这些晶体的光学器件能够进行精细加工，因为它可以利用材料的吸收波长依赖性来执行选择性加工，并且可以减小束斑直径。在光通信领域，利用这些晶体的光学器件被用作光学波长转换器件，该光学波长转换器件执行从C波段WDM信号到L波段信号的同时波长转换，以便在波分复用(WDM)光通信中有效利用波长资源。在测量领域中，将关注力放到允许观察由氢键合等引起的分子间振动的太赫兹光谱上，并且利用这些晶体的光学器件被用作生成太赫兹光的光源。

近来，诸如GaAs、GaP、GaN、CdTe、ZnSe或ZnO之类的化合物半导体晶体也已经被用作利用二阶非线性光学现象的光学器件的材料。由于在周期性空间极化(periodicallyspatially-poled)结构的制作技术上的显著进步，这些材料作为用于二阶非线性器件的材料引起了人们的关注，除了具有大的二阶非线性光学常数之外，该周期性空间极化结构对于二阶非线性光学器件也是必不可少的。

波长转换方式可以通过周期性极化分为角度相位匹配和准相位匹配(QPM)。其中，通过适当地设计极化间距，准相位匹配能够生成各种相位匹配波长并且能够在材料的所有透明区域中进行波长转换。另外，在准相位匹配中，由于角度相位匹配，所以没有离散角(walk-off angle)。因此，光束质量良好并且可以延长相互作用长度。准相位匹配适合提高效率和抑制耦合损耗，是处理和测量的有效方式。

引用列表

专利文献

专利文献1：PCT国际申请公开No.2017/110792

发明内容

根据一个实施例的波长转换光学器件包括：基板，所述基板具有包括虚拟轴线的虚拟平面以及在将所述虚拟平面置于其间的状态下彼此面对的第一区域和第二区域，并且所述基板包括交替地布置在所述虚拟轴线上的多个第一晶体区域和多个第二晶体区域，其中，所述多个第一晶体区域中的每个第一晶体区域包括在将第一平面置于其间的状态下在与所述第一平面交叉的方向上排布的一对部分，所述第一平面位于所述第一区域中且与所述虚拟平面平行，并且所述第一晶体区域的所述一对部分中的每个部分的自发极化的方向是远离所述第一平面的方向，并且所述多个第二晶体区域中的每个第二晶体区域包括在将第二平面置于其间的状态下在与所述第二平面交叉的方向上排布的一对部分，所述第二平面位于所述第二区域中且与所述虚拟平面平行，并且所述第二晶体区域的所述一对部分中的每个部分的自发极化的方向是远离所述第二平面的方向。