CN104765219B - 一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法 - Google Patents
一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104765219B CN104765219B CN201510161305.5A CN201510161305A CN104765219B CN 104765219 B CN104765219 B CN 104765219B CN 201510161305 A CN201510161305 A CN 201510161305A CN 104765219 B CN104765219 B CN 104765219B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical waveguide
- optical
- face
- columbate crystal
- ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- -1 ions lithium niobate Chemical class 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 66
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 24
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 7
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 3
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O phosphonium Chemical compound [PH4+] XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
- G02F1/395—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves in optical waveguides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/0915—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/163—Solid materials characterised by a crystal matrix
- H01S3/1671—Solid materials characterised by a crystal matrix vanadate, niobate, tantalate
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法，利用铒掺杂铌酸锂作为增益介质；使用磷离子辐照的方法，在铒掺杂铌酸锂晶体表面，制作光波导结构；对该光波导的两个端面进行镀膜处理，选择特定波长对光信号进行放大；同时将泵浦光与信号光耦合进光波导内，实现光信号放大。
Description
技术领域
本发明涉及一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法，属于光电子器件制备的技术领域。
背景技术
铒离子掺杂铌酸锂晶体(Er-doped lithium niobate，或简写为Er:LiNbO3晶体)具有优良的激光特性，可以在光纤通信最小损耗的第三个窗口1530nm波长附近产生激光，还可以进行光放大；另一方面，铒掺杂LiNbO3晶体材料可以在集成光学中制备有源器件和无源器件，例如如光放大器、激光器、耦合器、滤波器和调制器等，对于集成光学有重要意义。
光波导是一种被低折射率介质包裹的高折射率结构。它是集成光学的最基本元件，用于限制和引导光信号的传输。基于光波导结构可以制备多种有源器件，例如光放大器和激光器。与传统的光放大器、激光器相比，光波导结构可以更好的对光进行限制，由于光波导的横截面很小，达微米量级，光波导内的能量密度更高，因此可以实现更高的能量转换效率、降低激光阈值。到目前为止，还没有利用Er:LiNbO3晶体光波导制备光放大器的报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法，包括步骤如下：
1)对铒离子掺杂铌酸锂晶体的待加工面进行光学抛光，所述待加工面与所述铒离子掺杂铌酸锂晶体的c轴垂直；
2)利用离子束加速器发出磷离子，对铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面轰击，在铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面形成平面光波导；
3)在所述平面光波导的表面加工脊型光波导；
4)将垂直于脊型光波导的两个端面进行光学抛光，分别作为出射端面和入射端面；
5)对出射端面进行光学镀膜，所述光学镀膜对波长范围为1.53～1.57μm的信号光高透、对波长范围为800nm～815nm的泵浦光高反；
6)使用入射光纤将信号光及泵浦光同时耦合到所述脊型光波导内；
7)透过出射端面及光学镀膜，将出射光耦合到出射光纤内。
根据本发明优选的，在所述步骤1)还包括去除抛光后的铒离子掺杂铌酸锂晶体的表面杂质。
根据本发明优选的，在所述步骤2)中，在铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面形成平面光波导的厚度为3-10μm。
根据本发明优选的，在所述步骤3)中，加工脊型光波导包括：在所述平面光波导的表面切割两条平行的凹槽，所述凹槽的深度为20～40μm、宽度为80～200μm；所述两条凹槽的间隔为10～30μm,形成一个宽度为10～30μm的脊型光波导。
根据本发明优选的，所述步骤2)中，所述磷离子的能量为8～12MeV，剂量为3～8×1015ions/cm2。
本发明的优势在于：
本发明利用铒掺杂铌酸锂作为增益介质；使用磷离子辐照的方法，在铒掺杂铌酸锂晶体表面，制作光波导结构；对该光波导的两个端面进行镀膜处理，选择特定波长对光信号进行放大；同时将泵浦光与信号光耦合进光波导内，实现光信号放大。
附图说明
图1为本发明所述制备方法的工艺流程图；
图2是本发明所述脊型光波导的制备示意图；
在图2中：1、磷离子束；2、平面光波导；3、铒离子掺杂铌酸锂晶体；4.金刚石切割刀片；5、凹槽；6、脊型光波导；
图3是本发明所制备的铒掺杂铌酸锂晶体光波导光放大器的工作示意图；
在图3中：6、脊型光波导；7、入射光纤，8.出射光纤，9.光学镀膜。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
实施例1、
一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法，包括步骤如下：
1)对铒离子掺杂铌酸锂晶体3的待加工面进行光学抛光，所述待加工面与所述铒离子掺杂铌酸锂晶体3的c轴垂直；
2)利用离子束加速器发出磷离子，对铒离子掺杂铌酸锂晶体3的抛光面轰击，在铒离子掺杂铌酸锂晶体3的抛光面形成平面光波导2；
3)在所述平面光波导2的表面加工脊型光波导6；
4)将垂直于脊型光波导6的两个端面进行光学抛光，分别作为出射端面和入射端面；
5)对出射端面进行光学镀膜，所述光学镀膜9对波长范围为1.53～1.57μm的信号光高透、对波长范围为800nm～815nm的泵浦光高反；
6)使用入射光纤7将信号光及泵浦光同时耦合到所述脊型光波导6内；
7)透过出射端面及光学镀膜9，将出射光耦合到出射光纤8内。
在所述步骤1)还包括去除抛光后的铒离子掺杂铌酸锂晶体的表面杂质。
在所述步骤2)中，在铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面形成平面光波导的厚度为3-10μm。
在所述步骤3)中，加工脊型光波导包括：在所述平面光波导的表面切割两条平行的凹槽，所述凹槽的深度为20～40μm、宽度为80～200μm；所述两条凹槽的间隔为10～30μm,形成一个宽度为10～30μm的脊型光波导。
所述步骤2)中，所述磷离子的能量为8～12MeV，剂量为3～8×1015ions/cm2。
实施例2、
如实施例1所述的一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法，其区别在于，
所述步骤2)中，所述磷离子的能量为10MeV，剂量为6×1015ions/cm2。
在所述步骤3)中，加工脊型光波导包括：在所述平面光波导的表面切割两条平行的凹槽，所述凹槽的深度为30μm、宽度为200μm；所述两条凹槽的间隔为30μm,形成一个宽度为30μm的脊型光波导。
在所述步骤5)中，对出射端面进行光学镀膜，所述光学镀膜对波长范围为1.55μm的信号光高透、对波长范围为810nm的泵浦光高反。
Claims (3)
1.一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：
1）对铒离子掺杂铌酸锂晶体的待加工面进行光学抛光，所述待加工面与所述铒离子掺杂铌酸锂晶体的c轴垂直；
2）利用离子束加速器发出磷离子，对铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面轰击，在铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面形成平面光波导；
3）在所述平面光波导的表面加工脊型光波导；
4）将垂直于脊型光波导的两个端面进行光学抛光，分别作为出射端面和入射端面；
5）对出射端面进行光学镀膜，所述光学镀膜对波长范围为1.53~1.57μm的信号光高透、对波长范围为800nm~815nm的泵浦光高反；
6）使用入射光纤将信号光及泵浦光同时耦合到所述脊型光波导内；
7）透过出射端面及光学镀膜，将出射光耦合到出射光纤内；
在所述步骤3）中，加工脊型光波导包括：在所述平面光波导的表面切割两条平行的凹槽，所述凹槽的深度为20~40μm、宽度为80~200μm；所述两条凹槽的间隔为10~30μm,形成一个宽度为10~30μm的脊型光波导；
所述步骤2）中，所述磷离子的能量为8~12MeV，剂量为3~8×1015ions/cm2。
2.根据权利要求1所述的一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法，其特征在于，在所述步骤1）还包括去除抛光后的铒离子掺杂铌酸锂晶体的表面杂质。
3.根据权利要求1所述的一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法，其特征在于，在所述步骤2）中，在铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面形成平面光波导的厚度为3-10μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510161305.5A CN104765219B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510161305.5A CN104765219B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104765219A CN104765219A (zh) | 2015-07-08 |
| CN104765219B true CN104765219B (zh) | 2017-12-12 |
Family
ID=53647148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510161305.5A Active CN104765219B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104765219B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108493746A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-09-04 | 南京信息工程大学 | 一种微型脊波导的制作方法及具有该波导的激光器 |
| CN108490541B (zh) * | 2018-05-17 | 2019-03-19 | 山东大学 | 基于氧离子注入铽镓石榴石光波导的空间光隔离器及光波导的制备方法 |
| CN108493769A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-09-04 | 南京天正明日自动化有限公司 | 一种微片脊波导激光器、可调谐激光器及其制备方法 |
| CN108574194A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-09-25 | 南京天正明日自动化有限公司 | 一种微型脊波导激光器、小型激光器及其制备方法 |
| CN110133798A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-08-16 | 山东大学 | 采用金刚石划片机制备脊形光波导的方法 |
| CN111129920B (zh) * | 2019-12-30 | 2021-10-08 | 上海交通大学 | 基于掺铒铌酸锂薄膜的分布布拉格反射激光器的制备方法 |
| CN113934079B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-04-07 | 华中科技大学 | 一种光波导放大器及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05327107A (ja) * | 1992-05-22 | 1993-12-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光導波路型光増幅器及びその作製方法 |
| CN1238578C (zh) * | 2003-03-04 | 2006-01-25 | 山东大学 | 用离子注入和退火制备铌酸锂晶体波导的方法 |
| CN101959171B (zh) * | 2010-09-30 | 2015-06-10 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种邻区配置信息更新方法及系统 |
-
2015
- 2015-04-07 CN CN201510161305.5A patent/CN104765219B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104765219A (zh) | 2015-07-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104765219B (zh) | 一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法 | |
| Osellame et al. | Optical gain in Er-Yb doped waveguides fabricated by femtosecond laser pulses | |
| CN111129920B (zh) | 基于掺铒铌酸锂薄膜的分布布拉格反射激光器的制备方法 | |
| CN105428975A (zh) | 高功率飞秒光纤激光器 | |
| CN104466636A (zh) | 一种单频调q脉冲光纤激光器 | |
| CN106125449B (zh) | 一种具有铒掺杂氧化钽脊形结构的波导放大器制备方法 | |
| CN205248608U (zh) | 高功率飞秒光纤激光器 | |
| US9778542B2 (en) | High power visible laser with a laser-fabricated nonlinear waveguide | |
| CN108346970A (zh) | 基于铌酸锂晶片的可饱和吸收镜、制备方法及应用于1微米脉冲激光器 | |
| CN105896240A (zh) | 一种抑制asepo的平面波导激光增益介质构型 | |
| CN105790052A (zh) | 一种提高中红外超连续谱光源斜率效率和输出功率的方法 | |
| CN102005688A (zh) | 在钕掺杂钒酸镥晶体内制备条形波导激光器件的方法 | |
| CN108490541B (zh) | 基于氧离子注入铽镓石榴石光波导的空间光隔离器及光波导的制备方法 | |
| CN108649415B (zh) | 一种掺铥光纤激光放大器 | |
| Ma et al. | Optical amplifier based on an Er: MgO-doped near stoichiometric lithium niobate waveguide | |
| CN112563873B (zh) | 一种可饱和吸收体的制备方法及多模光纤激光器 | |
| CN101969171A (zh) | 镱掺杂钇铝石榴石陶瓷平面及条形波导激光器件的制备方法 | |
| CN104767106A (zh) | 一种铒掺杂钇铝石榴石晶体镶套光波导放大器及其制备方法 | |
| CN108899752A (zh) | 一种基于晶体光纤的绿光单频光纤激光器及其工作方法 | |
| Gates et al. | Fabrication of Er doped glass films as used in planar optical waveguides | |
| CN110048294B (zh) | 一种产生高功率中红外超快脉冲激光的方法 | |
| CN101969170B (zh) | 铒掺杂钇铝石榴石陶瓷脊形波导激光器件的制备方法 | |
| Kurilchik et al. | Pulsed-laser-deposited Yb: YAG planar-waveguide amplifier | |
| US7087447B2 (en) | Method for fabricating zig-zag slabs for solid state lasers | |
| CN106848815A (zh) | 一种基于载氢光纤的大功率随机光纤激光器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |