[发明专利]一种基于横向二次谐波效应的微纳波导模态检测装置

权利要求书

1.一种基于横向二次谐波效应的微纳波导模态检测装置，其特征在于：包括第一输入光纤(1)、第二输入光纤(2)、微纳波导(3)、衬底(4)、物镜(5)、半透半反镜(6)、CCD相机(7)、光谱仪(8)，所述第一输入光纤(1)与微纳波导(3)的一端耦合，所述输出光纤(2)与纳米带(3)的另一端耦合，所述微纳波导(3)的两端均设置有衬底(4)，所述物镜(5)垂直于纳米带(3)轴向方向，所述物镜(5)信号输出端设置有半透半反镜(6)，所述半透半反镜(6)的反射光路方向上设置有CCD相机(7)，所述半透半反镜(6)的透射光路方向上设置有光谱仪(8)。

2.根据权利要求1所述的一种基于横向二次谐波效应的微纳波导模态检测装置，其特征在于：所述第一输入光纤(1)、第二输入光纤(2)连接有同一个激光器，所述激光器所产生的泵浦光分为相同的两部分分别进入第一输入光纤(1)、第二输入光纤(2)，所述激光器的波长为1064nm，所述激光器的功率为5mW。

3.根据权利要求1所述的一种基于横向二次谐波效应的微纳波导模态检测装置，其特征在于：所述衬底(4)中间开设有狭缝，所述微纳波导(3)横跨于狭缝上方，所述微纳波导(3)的两端分别放置于衬底(4)的狭缝两端。

4.根据权利要求1所述的一种基于横向二次谐波效应的微纳波导模态检测装置，其特征在于：所述微纳波导(3)两端输入的耦合方式采用光栅耦合、透镜耦合或端面耦合。

5.根据权利要求1所述的一种基于横向二次谐波效应的微纳波导模态检测装置，其特征在于：所述第一输入光纤(1)、第二输入光纤(2)分别与微纳波导(3)通过光纤锥形结构紧密贴合，所述锥形结构采用火焰拉锥或者激光拉锥形成。

6.根据权利要求1所述的一种基于横向二次谐波效应的微纳波导模态检测装置，其特征在于：所述物镜(5)与微纳波导(3)的垂直距离为物镜(5)的焦距，所述衬底(4)的材料采用MgF₂，所述微纳波导(3)的材料采用CdS。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于横向二次谐波效应的微纳波导模态检测装置，其特征在于：包括下列步骤：

S1、第一输入光纤与第二输入光纤中通入相同的连续泵浦光，连续泵浦光在第一输入光纤与第二输入光纤中首先以光纤导波模式传输；

S2、然后通过第一输入光纤与第二输入光纤的锥形渐变结构以倏逝场耦合的方式将能量分别从两端耦合进微纳波导中；

S3、物镜在垂直于微纳波导轴向方向采集横向二次谐波信号；

S4、当微纳波导中存在多种光学模式时，会导致横向二次谐波信号产生周期性变化；

S5、将物镜采集到的信号通过快速傅里叶变换，通过分析频谱图中的频率成分，进而确定微纳波导中存在的光学模式。

8.根据权利要求7所述的一种基于横向二次谐波效应的微纳波导模态检测装置，其特征在于：所述S2中，连续激光器所产生的基频为ω的泵浦光耦合进入微纳波导，由于微纳波导为非线性材料，根据非线性效应，产生频率为2ω的二阶非线性极化强度，进而，由二阶非线性极化强度作为一个激励源产生频率为2ω的二次谐波辐射，在一定方向上会辐射出横向二次谐波信号，据相位匹配条件，确定横向二次谐波的出射角度θ，

所述θ为横向二次谐波的出射角度，所述β_ω与β′_ω分别为两个反向传输模式的传播常数，所述k_2ω是横向二次谐波的波矢；

当两个反向传输模式的传播常数完全相同时，β_ω等于β′_ω，可以得出此时的横向二次谐波的出射角度θ为90°，即垂直于轴向传输。