在周期性极化铌酸锂波导中的波长转换与光谱分析

实验研究了在准相位匹配LiNbO₃波导中级联的倍频和差频波长转换,通过对转换频谱分析和波形对比分析,讨论了在脉冲泵浦情况下走离效应对光脉冲之间波长转换的影响：由于波导的色散性能,不同波长的光脉冲在波导中传播具有不同的群速度,处在0.8 μm光波段的倍频光脉冲比处在1.55 μm光波段的泵浦光脉冲的传播速度慢,导致了倍频光脉冲与泵浦光脉冲在传播的过程中发生走离;因此倍频脉冲在频域被压缩而在时域被展宽,并遗传给差频过程使得转换脉冲的谱宽变窄、脉宽增加、占空比变大,表明脉冲光泵浦波长转换对信号频谱及波形不是严格透明的转换。实验同时实现了一对多通道的波长转换,表明连续控制光的线宽对转换信号的信噪比有较大的影响。     

铌酸锂薄膜上的非线性频率变换

铌酸锂晶体是一种综合性质优异的多功能光学材料.在过去几十年里,对铌酸锂晶体的研究一直是光学研究的热点之一.近年来发展起来的绝缘体上铌酸锂(LNOI),亦称为铌酸锂薄膜(LNTF),在光学领域被公认为是一项变革性技术.基于LNOI的集成光子器件让铌酸锂晶体又焕发了新生命,再次成为集成光子学的研究焦点.作为最优秀的非线性晶...     

准位相匹配铌酸锂波导倍频特性分析与优化设计

用标量有限元方法计算了周期性极化的铌酸锂光波导中模折射率和模场分布,并在计算中引入铌酸锂晶体折射率与温度变化的关系,分析了准位相匹配铌酸锂波导倍频效率与极化反转光栅周期、基频光波长、波导器件温度等关系.理论分析与实验结果符合得很好.在此基础上,分析了波导制作参数与倍频效率、光栅周期与晶体温度,以及温度带宽与光栅通光方向长度等关系,进而对铌酸锂波导倍频器件进行优化设计. 关键词： 铌酸锂 光波导 准位相匹配 有限元     

周期性极化铌酸锂波导全光开关特性分析

从理论方面研究了基于和频与差频级联二阶非线性效应的周期性极化铌酸锂波导全光开关的特性,给出了耦合模方程在满足相位匹配条件下小信号近似的解析表达式.用数值方法求解耦合模方程,讨论了相位失配情况下输出的信号光功率与控制光功率的关系.分析了全光开关器件的极化反转光栅周期、晶体温度、控制光波长等参量的容差特性与相互作用长度和晶体温度的关系 关键词： 级联二阶非线性 光开关 准相位匹配 周期性极化铌酸锂     

级联二阶非线性铌酸锂全光开关的研制

以基于准位相匹配和频与差频级联二阶非线性[X^(2)：X^(2)]基础上的全光开关的理论分析作指导,进行了周期极化铌酸锂晶体(PPLN)和退火质子交换光波导(APE)的实验制备,利用所研制的PPLN-APE器件,以自行研制的工作波长为1．54μm的被动调Q掺钴铝酸镁激光器作为控制光源,以工作波长为1．5μm的连续二极管激光器为信号光源进行了级联二阶非线性全光开关实验。当控制光峰值功率为3kw,信号光功率为1mW时,实现13％的开关效率,分析了进一步提高全光开关性能的途径。     

掺铒铌酸锂波导放大器增益特性的理论分析

对掺铒铌酸锂（Ｅｒ３＋：ＬｉＮｂＯ３）波导放大器在１４８０ｎｍ泵浦光单向和双向泵浦下的增益特性作了计算机模拟理论分析,采用二能级速率方程,忽略ＥＳＡ的影响,应用数值法得出方程解,优化设计放大器参数     

基于周期极化铌酸锂波导的软件同步光采样

随着大于40 Gb/s高速光通信系统的出现, 为了保证光信号传输质量, 需要对光信号进行监测。对于带宽超过传统光电探测器和示波器可测量带宽的高比特率数据光信号, 光采样技术是进行时域测量的重要手段。采用固定频差的方法可以用百兆速率的采样脉冲对高速光信号进行采样, 降低了对采样后电数据处理系统带宽的要求。在对基于周期极化铌酸锂(PPLN)波导中和频效应的采样过程进行建模仿真的基础上, 实现了对Optsim获得的光传输线内10 Gb/s的非归零码(NRZ)和归零码(RZ)信号的采样。采用软件同步算法对采样数据进行处理, 获得信号的眼图, 这一方法可使采样系统对硬件的要求降到最低。与理想与门获得的采样结果进行比较, 对PPLN波导的光采样特性和采样质量进行了分析。     

铌酸锂质子交换波导中切伦科夫倍频实验研究

报道了质子交换铌酸锂平板波导中切伦科夫倍频蓝绿光输出研究。理论上计算了质子交换波导参数对不同基波波长倍频转换效率的影响。制备出适合于蓝绿光输出的铌酸锂质子交换波导并观测到较高转换效率的倍频光产生,实验中我们测量了倍频转换效率与抽运动率以及抽运波长的关系,实验结果与理论预测吻合。     

周期极化铌酸锂中光整流THz波辐射

从理论上详细研究飞秒激光在周期极化铌酸锂(PPLN)晶体中由光整流效应产生的THz波辐射.着重研究THz波辐射场的频域场、时域场和频谱宽度的分布.并详细讨论辐射场脉冲持续时间、幅度、频谱宽度随晶体长度和辐射角的变化. 关键词： PPLN 光整流 THz波     

超低损耗铌酸锂光子学

铌酸锂光子集成是推动未来高速光通信和光信息处理领域变革性发展的重要前沿技术.介绍了利用铌酸锂光子芯片制造技术制备集成光路中关键光子结构与器件的最新研究进展.得益于单晶铌酸锂晶体的高非线性系数和强电光效应,利用制备的高性能铌酸锂光子器件演示了多种高效的非线性光学过程.     

掺镁铌酸锂质子交换光波导光学性能的研究

本文用质子交换反应在5mol％MgO:LiNbO_3晶体中引起了e光折射率的增加,晶体中MgO的存在并不影响LiNbO_3质子交换光波导阶跃型折射率分布的特点。用常规的质子交换法制备的MgO:LiNb·O_3波导存在着损耗大和有效折射率不稳定的缺点,经过退火处理后,这些缺点可明显地得到改善。     

非线性光学晶体铌酸钾锂的二次谐波产生

研究铌酸钾锂晶体的近经这过光谱：利用铌酸钾锂晶体对８９０￣９６０ｎｍ的Ｔｉ：ｓａｐｐｈｉｒｅ近红外激光进行倍频,获得蓝得蓝绿光输出;研究了晶体的倍频特性,探讨了提高晶体倍频效率的方法。     

光纤传感技术中的铌酸锂集成光学

介绍铌酸锂(LiNbO_3)集成光学器件的光纤激光多普勒测速仪、光纤温度传感器和光纤微位移传感器的构造和工作原理。     

铌酸锂平面光波导在氦氖激光下的光损伤特性

本研究测量了各种LiNbO_3波导m线光强分布轮廓随时间的变化。结果表明,由陈益新等提出的电场增强硝酸银盐浴法和由贝尔实验室报道的苯甲酸盐浴法制备的离子迁移波导具有较高的抗光损伤能力。当发生光损伤时,这种波导由于平面内散射引起的传输光束的角定可达40°左右。关于波导制备方法与波导抗光损伤能力的关系:(1)如果能使波导中原有金属杂质离子的氧化态更趋稳定,也就是提高Fe~(+++)/Fe~(++)(或Cu~(++)/Cu~+,Mn~(++)/Mn~+)比值,那么这种方法制备的波导的抗光损伤能力就高。(2)如果在波导制作过程中,容易被杂质特别是铁离子沾染的,波导的抗光损伤能力就低。(3)在高的操作温度下(特别是接近居里点时)会发生相变,因而抗光损伤能力就低。     

铌酸锂波导电光重叠积分因子的波长依赖特性分析

通过测量铌酸锂(LN)单模波导在不同波长下的半波电压,结合半波电压与电光重叠积分因子的依赖关系,实验发现了LN单模波导电光重叠积分因子随波长增大而迅速减小.另一方面,通过数值求解法分别得出了LN单模波导在不同波长的导模场分布和调制电场分布以及二者的重叠积分因子,在理论上获得了与实验数据十分近似的结果.进一步的仿真分析指出LN单模波导电光重叠积分因子随波长增大而减小的规律主要来自于导模的光场中心随波长增大逐渐远离波导表面,向低电场强度区域靠近.这种电光重叠积分因子的波长依赖特性是导致LN波导半波电压随波长增大而非线性上升的原因之一,它将为基于LN波导的器件的设计和优化提供重要参考.     

基于铌酸锂薄膜波导的电光调谐光栅辅助定向耦合器研究

提出并实验研究了一种基于铌酸锂薄膜光波导的电光调谐的光栅辅助定向耦合器。该耦合器由单模与双模脊形波导及制作于双模波导侧壁的长周期光栅构成。长周期光栅的引入补偿了单模与双模波导中基模的相位失配,可在共振波长实现两波导中基模的高效耦合。进一步地,在双模脊形波导两侧制作调谐电极实现了高速、低驱动电压的电光调谐功能。优化了器件的制作工艺,并采用单次干法刻蚀将耦合器的光栅与波导同步制作于X切铌酸锂薄膜上。测试结果表明所制作的器件在1 595.3 nm波长处实现了14.8 dB的隔离度,其电光调谐效率为0.38 nm/V(1 595.3 nm～1 599.0 nm),热光调谐效率为0.14 nm/℃（25℃～50℃）。该器件可用于实现可调谐滤波、滤模、电光调制及高灵敏度温度传感等功能。     

会聚激光扫描铌酸锂晶体写入光波导时的最佳曝光间距

对利用激光精细加工技术在铌酸锂(LiNbO₃)晶体中写入光波导时的最佳曝光间距进行了详细地理论分析和实验研究.通过数值求解简化后的光折变动力学方程组，对会聚激光束沿不同方向扫描晶体时的最佳曝光间距进行了详细的数值模拟.结果表明：最佳曝光间距的选取与写入光束的扫描方向无关；当聚焦激光束平行于光轴扫描晶体时，得不到波导结构，但可以采用“三明治”辐照方式得到对称的折射率分布.采用会聚的绿激光束扫描掺铁铌酸锂(LiNbO₃：Fe)晶体进行了实验研究，晶体中的光致折射率变 关键词： 激光精细加工 最佳曝光间距 光波导 3晶体')" href="#">LiNbO₃晶体     

基于质子交换和刻蚀工艺的体铌酸锂阵列波导光栅

提出一种将质子交换技术和刻蚀技术结合的体铌酸锂波导和器件加工方案,基于质子交换的铌酸锂晶体相变特性改变,降低了质子交换区直接刻蚀难度,结合质子交换的纵向折射率改变和刻蚀波导的横向结构改变,波导尺寸显著降低,采用粒子群算法优化波导尺寸,最小可达2.5μm。基于该工艺方案设计了中心波长为1550 nm、四通道且通道间隔为400 GHz的阵列波导光栅,该阵列波导光栅的传输损耗约为6 dB,相邻通道间串扰均低于22 dB,整体尺寸仅为850μm×620μm,在高密度铌酸锂光子集成互连等场景具有较大的应用潜力。     

铌酸锂输出移至红外区

美国Aculight公司的研究人员试验了使用以周期性通电的铌酸锂（PPIN）为基础的一种光学参量振荡器（OPO）将Nd：YVO4激光器在1064nm处的输出转移到1．5至3．6μm。泵浦源是一种光谱物理学激光器，FC-bar二极管泵浦激光器产生重复频率为20kHz的0．5W输出。目前被美国空军用于激光雷达成像。PPLN晶体是由DeaconResearch公司生产的。人们认为，此次试验是在工业制造的PPIN晶体中进行的首次高重复率，低泵捕能量转换。该器件在10mm长的PPLN晶体中显示出大约12．5μJ的低阈值能量。材料的周期为29．3μm，厚度0．5mm，长1．0cm。单…     

铌酸锂薄膜调制器的研究进展

铌酸锂薄膜调制器具有体积小、带宽高、半波电压低的优点,在光纤通讯和光纤传感领域具有重要应用价值,是近年来的研究热点。本文梳理了铌酸锂薄膜调制器的波导结构、耦合结构、电极结构的研究进展,总结了LN薄膜波导的制备工艺,并深入分析了不同结构调制器的性能。基于SOI和LNOI结构,薄膜调制器实现了V_πL<2 V·cm,双锥形耦合方案实现了耦合损耗<0.5 dB/facet,行波电极结构实现了调制带宽>100 GHz。铌酸锂薄膜调制器的性能在大多数方面优于目前商用铌酸锂调制器,随着波导工艺进一步提升,将成为铌酸锂调制器的热门方案。最后对铌酸锂薄膜调制器的发展趋势和应用前景进行了展望。