[发明专利]一种反脊型铝镓砷波导及其方法

说明书

本发明公开了一种用于产生高相干倍频程中红外超连续谱及频率梳的反脊型铝镓砷波导及其方法，包括：导波层和衬底；所述导波层材料为Al_0.18Ga_0.82As，所述衬底材料为Al_0.8Ga_0.2As；所述Al_0.18Ga_0.82As导波层宽度为W；所述Al_0.18Ga_0.82As导波层部分嵌入Al_0.8Ga_0.2As衬底，部分未嵌入Al_0.8Ga_0.2As衬底，嵌入衬底部分高度为H_d，未嵌入衬底部分高度为H_u；所述铝镓砷波导的长度为3mm，所述Al_0.18Ga_0.82As导波层宽度为W为6μm，所述未嵌入衬底部分高度为H_u为0.7μm，所述嵌入衬底部分高度为H_d为1.4μm。本发明的反脊型铝镓砷波导结构简单，易于制备，波导的非线性系数较大。

技术领域

本发明涉及非线性波导领域，特别涉及到一种可用于产生倍频程中红外超连续谱的反脊型铝镓砷波导及其方法。

背景技术

超连续谱的产生是指当一束短脉冲泵浦光在非线性介质中传播时，受到非线性和色散效应的共同作用而导致频谱被极大地展宽的现象。它在光谱学、生物医学、光学成像、光学相干层析、环境检测等领域有着重要的应用。通常，以相干性和频谱宽度这两个特性来评价超连续谱的优劣。在正常色散区泵浦，主要是通过自相位调制效应使频谱展宽，这样产生的超连续谱具有高相干性，但谱宽展宽有限。在反常色散区泵浦，则依赖于孤子自频移、孤子分裂等高阶非线性效应，这样可以产生倍频程的超连续谱，但由于调制不稳定性引起的噪声，超连续谱的相干性会被影响。

目前，超连续谱可以从以下介质中产生：

块状介质：Alfano最早发现把5mJ的皮秒脉冲注入到块状BK7玻璃中可以产生覆盖整个可见光谱范围的400～700nm的白光光谱。随后，一些基于晶体和玻璃等材料中产生超连续谱的研究也被陆续报道。在块状介质中产生的超连续谱有着高效、低成本等优点，但是在块状材料中产生超连续谱是一个涉及到空间和时间效应之间的复杂耦合的复杂过程。

光纤：光纤中超连续谱的产生涉及的是纯时间动力学过程，橫模特性仅由线性波导特性决定。大部分传统光纤的纤芯与包层间的折射率差较小。而光子晶体光纤由于单模传输、较好的模场限制以及易于调节的色散和非线性等特点，被认为是用于产生超连续谱的优越的非线性介质。

波导：相比于光纤而言，波导能在更短的传输距离内实现超连续谱的产生，并且片上超连续谱光源成本更低、效率更高、更加稳定。常见的波导结构有条型、脊型和槽型等，在研究中红外超连续谱产生时，通常会加上悬浮结构。通过调节波导的结构参数，可以使波导在不同的波段具有不同的色散特性。目前，已有不少基于硅、硫族化物、氮化硅、铌酸锂等材料的波导产生超连续谱的研究被报道。然而，由于中心对称的晶体结构，像硅和氮化硅等材料缺少固有的二阶非线性效应来产生高效的频率转换，而同时拥有高的二阶和三阶非线性系数的材料更易于产生倍频程的宽带超连续谱。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可用于产生高相干倍频程中红外超连续谱及频率梳的反脊型铝镓砷波导及其方法，并通过以下技术方案实现：

本发明提供一种用于产生高相干倍频程中红外超连续谱及频率梳的反脊型铝镓砷波导，包括：导波层和衬底；所述导波层材料为Al_0.18Ga_0.82As，所述衬底材料为Al_0.8Ga_0.2As；

所述Al_0.18Ga_0.82As导波层宽度为W；