CN1086019A - 提高电磁辐射频率用的光元件和光电子器件 - Google Patents

Abstract

一种光元件(7)，用以在其中提高电磁辐射的频 率，该元件的光媒质是非线性的，该元件有一个光调 制结构(21)，以便补偿非线性光学材料中的波长分散 现象，从而使相位匹配。通过设置邻近调制结构(21) 的高折射率辅助层(15)，使得产生相位匹配时的波长 对非线性光媒质层厚度的要求不严格此外还介绍了 包括有作为升频元件的元件(7)的、用以提高电磁辐 射频率的光电子器件(1)。

Description

本发明涉及一种用以提高电磁辐射基波频率的光元件，该元件的光媒质量非线性的，其折射率为n₁，在该光媒质中基波频率被提高，该元件具有一定的光调制结构。

本发明还涉及一种以上述元件作为升频元件用以提高电磁辐射频率的光电子器件。

升频应理解为倍频和将频率按不等于二的倍数而提高。倍频用在诸如激光打印机和激光扫描器之类的设备以及读和/或写光记录载体的光设备中非常有利，因为由此可以提高信息密度。要将频率按不等于二的倍数提高，可以例如把两个辐射源的辐射组合起来，使得提高后的频率等于各辐射源的辐射频率的和频率。

在非线性光媒质中提高电磁辐射频率时产生这样的一个问题：由于基波和升频波的有效折射率有差别，因而在非线性光媒质中产生的基波和高次谐波以不同的速率传播;换句话说，在非线性光媒质中存在波长分散现象。由于高次谐波辐射以不同于基波的速率、在部分基波转换成该高次谐波辐射所在的非线性导光层（non-linear optical medium）中从一个位置沿着传播方向而传播，且由于频率转换是在不同的位置进行的，因此，到达沿着该元件的某个已知位置的各种不同高次谐波辐射，其相位都不同，从而如果不在某一给定的距离lc（称之为相干长度）之后采取进一步措施，则在沿着元件的各不同位置所产生的高次谐波之间会产生破坏性的干涉，进而使升频辐射消失。若频率的提高就是倍频，相干长度可用下式求出：l_c＝4/（λ（n_eff，ω-n_eff，2ω）），其中λ是基波的波长，n_eff，ω是基波的有效折射率，n_eff，2ω是倍频波的有效折射率。

确保基波和倍频波的传播速率彼此相等可以避免高次谐波辐射消失。这个解决办法叫做相位匹配。G.I.Stegeman和C.T.Seaton在1985年第58卷第12期的J.Appl.Phys.“应用物理杂志”上发表的题为“非线性集成光学”中阐述了相位匹配法的一个例子，其中相位匹配是借助于模式分散（modal    dispersion）来消除波长分散而实现的。

本发明涉及另一种解决办法，确保转换成高次谐波辐射的过程只在沿传播方向的各已知位置进行，从而使在所述各位置产生的波基本上彼此同相。基波和二次谐波继续按不同的速率传播，但抑制了各不同的二次谐波之间因速率的差别而引起的干涉的破坏。这种解决办法叫做准相位匹配。准相位匹配可以通过向非线性光学性能中引入空间周期性调制而加以实现。从特别是美国专利US-A4，865，406中可以了解到这种方法。该专利介绍了本说明书开端所述的那一种元件，其传导光辐射的非线性导光层由聚合物组成。借助周期性调制的电场来调节聚合物的极性（poling    the    polymer），可以周期性地调制非线性的光学性能。这样，聚合物中就产生极化区和反极性的极化区，这些区彼此交替出现，其在传播方向上的尺寸取决于防止倍频辐射消失所要求的相干长度。

该专利中所述的元件，其转换效率取决于周期性地调节非线性光学元件的非线性性能对这两种波的有效折射率的差值的补偿的精确程度。由于该折射率的差别不仅取决于材料的性能，而且也取决于非线性导光层的厚度，因而这种方法有这样的缺点：非线性导光层厚度的相当小的变化可能会使相位匹配不充分，从而效率不高。应该指出的是，若非线性导光层是象诸如聚合物一类的薄膜层，则要保持整个元件厚度恒定有困难。

本发明的目的是提供一种提高电磁辐射频率用的光元件和一种包括有这种光元件的光电子器件，该元件能有效提高频率而与光元件非线性导光层厚度的变化完全无关。

为达到此目的，本发明的光元件具有这样的特征：在靠近调制结构处加设了折射率为n₂（其中n₂＞n₁）的辅助层。

通过加设高折射率的辅助层，基波和二次谐波被集中到该辅助层上而非集中到非线性的光媒质上。因此，基波的有效折射率n_eff，ω和二次谐波的有效折射率n_eff，2ω主要都与辅助层的厚度和材质有关。因此，准相位匹配对非线性光媒质层厚度的要求就不会苛刻。此外，辅助层是要贴近调制结构配置的，因而电磁辐射在其通过辅助层时可经受光调制。“贴近”一词在这里是指近到这样一段距离致，使该结构足以影响电磁辐射。这意味着，辅助层也可与调制结构直接接触设置。

本发明的光元件的第一实施例具有这样的特点：非线性光媒质是处在折射率为n₃（其中n₃＜n₁）的衬底上的波导，光调制结构是通过设置（与衬底与波导之间非线性光波导直接接触的）由折射率为n_m的线性材料组成的、呈周期性结构的包复层而实现的，其中n_m＜n₂。

由于该包复层具周期性的结构，因而包复层连同非线性光波导的一部分一起形成辐射传导层，该辐射传导层中的非线性和/或线性光学性能根据其材料而周期性地在电磁辐射传播的方向上变化。

本发明的呈包复层结构的光元件实施例具有这样的特点：包复层具有一系列横切电磁辐射传播方向配置的带条，该一系列带条由厚度为d1、宽度为L1的第一带条和厚度为d2、宽度为L2的第二带条交替配置构成，其中L1和L2是沿电磁波传播的方向测定的，其中L1＝（2n+1）lc，m，L2＝（2m+1）lc，NLO，且其中d1＞d2，n和m为整数，lc，m为其调制结构是由线性光学材料形成的第一区的相干长度，lc，NLO为其调制结构是部分地由线性光学材料形成的第二区的相干长度。

这样，形成了一种辐射传导层，它具有许多非线性和/或非线性光学性能彼此不同的区域。给线性和非线性导光区选取适当的尺寸，例如选取本实例中有关各区的干涉长度，可以确保沿元件各不同位置产生的高次谐波彼此同相，从而避免升频辐射消失。

根据本发明的另一个特征特点，d2可为0。

在所述诸实施例中，调制结构的周期（即L1+L2）被选取成得以补偿基波和高次谐波的有效折射率。适当选取所述结构的调制深度，可以得出最大的转换效率。若d2＝0，则包复层由厚度已知为d1的各带条彼此相距L2配置形成。在包复层上加设非线性光学材料之后，就得出厚为d1的光调制结构，该结构由宽为L1的线性光学材料带和宽为L2的非线性光学材料带形成。

光元件最好有这样的特点，即包复层由氮氧化硅（Silicon    Oxynitride）制成。

采用氮氧化硅有这样的好处，可以借助于一般的硅技术制造光元件的整个结构。

本发明的光元件的一个优选实施例具有这样的特点：波导是由聚合物构成的。

应该指出的是，上述美国专利US-A4，865，406中即介绍了用这样一种聚合物层作为非线性光学材料。这里，准相位匹配是通过在升频层的材料本身中进行非线性的周期性空间调制来达到，该升频层的厚度一般是均匀的。在制造升频层的过程中，这是可通过周期性地调制电场（该聚合物即是用此电场来调整其极性的）、而不是通过提供一种其厚度周期性地变化的包层来实现的。

聚合物的好处是，它是折射率较低的材料。这样，辅助层材料的选择面就广。

光元件可以是这样一种平面波导，其横切辐射传播方向和在平行于各不同层的平面内的尺寸不比传播方向的尺寸小得太多。但本发明的光元件最好还应有这样的特点，即光元件是个通道波导（Channel    Waveguide）。

从本质上大家都知道，采用通道波导而不采用平面波导可以使功率密度幅度增加，因为辐射全都为通道所捕获。结果，所产生的二次谐波量大幅度增加。辅助层中最好设有通道。

本发明的光元件另一实施例的特征在于，辅助层由Si3N4组成。

采用Si3N4的好处是，元件的整个结构可以用一般的硅技术制取。此外，Si3N4可在较大的距离范围内以极其恒定的厚度设置。

本发明光元件的另一个实施例具有这样的特点：非线性导光层中基波和二次谐波的有效折射率差至少基本上等于包复层中的有效折射率差。

若非线性媒质和包复层材料的基波和二次谐波的有效折射率差基本上彼此相等，则从干涉长度的式子中可知，第一区的相干长度lc，m和第二区的相干长度lc，NLO彼此相等。若这个条件得到满足，则发生相位匹配的波长只与调制结构的周期（L1+L2）有关，而与L2/L2比无关。若lc，NLO＝lc，m＝lc，则基波与二次谐波之间的相位差在所经过的距离等于周期L1+L2＝2n′lc之后会等于2π，其中n′为整数，从而使以后产生的高次谐波加到先前产生的高次谐波辐射上。因此发生相位匹配的波长基本上与比值L2/L1无关。

本发明的光元件最好具有这样的特点：非线性导光层的基波辐射和/或高次谐波辐射的折射率起码基本上等于包复层相应的折射率。

若包复层和非线性导光层在基波波长下或高次谐波波长下、或在该两波长下的折射率基本上相等，则线性光性能彼此基本相同，因而在线性与非线性材料之间的过渡区没有分散现象，从而使传播中的电磁辐射会遇到均匀的波导，通过这种均匀波导可以提高效率，因为其衰减损耗受到限制，只是两种材料非线性光学性能不同。

本发明还提供一种用以提高电磁辐射基波频率的光电子器件，该器件有一个上面设有产生电磁辐射用的二极管激光器和一个提高频率用的光元件，该器件的特征在于，光元件为前面所述的光元件，光元件中传播基波的薄层与二极管激光器的活性层对齐在一直线上，二极管激光器的输出平面与光元件的输入平面彼此对置配置。

参看本说明书中说明的一些实施例，可以弄清楚和阐明本发明的上述和其它方面。

附图中：

图1    示意出了装有本发明的光元件的光电子器件;

图2a-2d    是本发明的光元件结构的示意的透视侧视图，其中，光调制结构是借助于周期性结构的包复层形成的;

图3    是图2d中所示的本发明光元件的透视侧视图，其中的光元件为通道波导;

图4    是本发明呈通道波导形式的光元件一个实施例的剖视图，该通道波导是利用硅的局部氧化（LOCOS）制取的;

图5    是本发明光元件一个实施例的剖视图，其中光调制结构设在升频层中。

图1    示意地示出了产生电磁辐射和提高频率的光电子器件1。这种器件1可用于象激光打印机、激光扫描机一类的各种光学设备，并用于读和/或写光记录载体的设备中。通过提高例如倍频辐射源所提供的原辐射的频率，可以缩小这些设备的扫描光点的大小，例如，将其缩小一半，从而提高这些设备的分辨能力，例如提高一倍，以及还可提高用这些设备可加以读取和/或写的信息的密度。特别是对于象激光打印机一类的写设备或光记录载体用的写设备来说，重要的是，升频辐射的功率应满足能以足够高的效率进行频率转换。此效率应理解为升频辐射功率与原辐射功率的比值。下面通过举例以倍频工作而进一步说明本发明的内容。

光电子器件1具有一个支座3，支座3上设有辐射源5（例如二极管激光器），供产生电磁辐射之用。二极管激光器经过电极6、8与电流源10相连接。电流经电极6、8通过二极管激光器时，活性层12中产生波长为λ的电磁辐射。此外，支座3上还有光元件7，辐射源5所产生的辐射其频率即在元件7中倍频。这样元件7具有叫做衬底的支座材料9，其折射率为n₃，材料9上有一个折射率为n₁的波导11，该波导由非线性光学材料组成，并保持n₁＞n₃的关系成立，从而可以捕获整个内反射产生的辐射。

二极管激光器5和元件7彼此在支座3上在一直线上排列，从而使传播基波的元件层与二极管激光器的活性层12彼此在一直线上排列。若元件5和7之间的距离充分地小，在若干微米的数量级，则二极管激光器发出的辐射就因此有效地耦合到在以后产生倍频的元件7中。

大家知道，为有效地进行倍频，基波和二次谐波就要彼此同相传播，因为不然的话，经过给定距离lc＝4/[λ[n_eff，ω-n_eff，2ω）]，（该距离叫做相干长度）之后，倍频辐射就会消失，这个消失可能是由于元件中沿传播方向的不同位置产生的二次谐波之间的破坏性干涉引起的。但由于非线性导光层中有波长分散现象产生（这个波长分散现象是因非线性导光层的有效折射率与波长有关引起的），因而如果不采取进一步措施是不能满足该条件的。

提高转换效率的一种周知措施是采用叫做准相位匹配的解决办法。这种解决办法确保转换成二方谐波的过程只在非线性导光层中沿传播方向的各给定位置发生，从而使在这些位置产生的高次谐波基本上彼此同相。

这种在空间中有选择的转换可以通过将具有不同的线性和/或非线性光学性能的第一和第二带条交替配置的结构来实施。这种结构还可以叫做光调制结构。基波和二次谐波继续按不同的速率传播，但由于元件的线性和/或非线性光学性能受到周期性的调制，因而可以补偿这种速率上的差别所产生的效果。在已知的升频元件中，这种调制结构设置在非线性导光层的材料本身中。由于第一和第二带条的宽度与基波和高次谐波之间的传播速率差有关，该速率差又与这两种波的有效折射率有关，因而不仅非线性导光层材料的性能很重要，而且主要地该层的厚度也很重要，因为这些材料的性能和导光层的厚度确定该有效折射率。当各带条的宽度已知且材料性能已知时，非线性导光层的厚度必然可以准确确定。最理想的厚度那怕有小小的偏差，所选取的光调制结构就已经再也不能充分进行相位匹配，因而转换效率下降。特别是采用聚合物层作为非线性导光层时，实践证明，要使这个导光层的厚度达到所要求的恒定和最佳情况有困难。

按照本发明，这个问题采用上面提到的升频元件的新原理加以解决。按照这个原理，基波和二次谐波都集中到非线性导光层中有调制结构的部分。为达到此目的，在贴近调制结构处设置了一个折射率为n₂的高折射率层。“贴近”一词应理解为达到该结构能充分影响各波的这样一段距离，包括零距离在内。折射率n₂比非线性导光层的折射率n₁高得多。在这种高折射率层存在的情况下，基波和高次谐波的场分布中心都朝高折射率层偏移。鉴于电磁辐射主要只在非线性导光层的一部分中传播，因而若该层比给定的最小厚度大，则该层的真空厚度再也不起一定作用。

在许多情况下，本发明可以通过只在已知升频元件的设计中加设高折射率层而加以实现，只要不因此而影响原结构的操作即可。在另一些情况下，应该指出的是，若非线性导光层是聚合物层，就需要在已知升频元件的设计中将光调制结构移到新的位置。图2示出了这种情况的实施例。

图2 详细示意出了本发明的光元件7的第一实施例的结构。衬底9可以是例如敷有二氧化硅（SiO₂）层的硅，以便在光学上将天然吸收的硅与其它各层隔离开来。不然衬底也可以全部由二氧化硅制成。在折射率为n₃的衬底9上敷上折射率为n₂的高折射率薄层15（图2a）。然后敷上折射率为n_m、以线性材料制成的包复层17。该折射率n_m小于折射率n₂。为使效率达到最佳情况，最好使n_m≥n₃。光调制结构也设在层17中。光调制结构也设在层17中。光调制结构由一系列厚度为d1、宽度为L1的第一带条16和厚度为d2、宽度为L2的第二带条16′交替配置构成，d2＜d1，如图2b中所示。L1和L2是各带条沿电磁辐射传播的方向18测出的宽度。各带条的纵向横切电磁辐射传播的方向，图中用箭头18表示了该传播方向。

带条16′的厚度d2也可以等于零，这时层17就只由为带状的中间间隔16′所隔开的各带条16组成，如图2c中所示。

在d2＝0的元件中，非线性的光材料层19敷设在呈周期性结构的包复层17上，如图2d中所示。这样就得出了调制结构21，该结构由第一区14和第二区14′组成，第一区14由线性光学材料制成，第二区14′至少部分地由非线性光学材料制成。于是在元件7中沿方向18传播的电磁辐射，其线性和/或非线性性能就根据所选取的材料而周期性地受到调制。

L1和L2的值是根据使相位达到匹配的要求确定的。该要求导致如下的条件：

L1＝（2n+1）lc，m，且L2＝（2m+1）lc，NLO

其中m和n是整数，lc，m是第一区14的相干长度，lc，NLO是第二区14′的相干长度。换句话说，L1和L2相当于奇数相干长度。m和n可以取零值，但各区的尺寸取为1个相干长度时，在实用中会有问题。接着可以根据周知的相干长度公式求出L1和L2的值：

$l_{c,\mathrm{NLO}}=\frac{4}{\mathrm{\λ}}\frac{1}{n_{\mathrm{eff},2\mathrm{\ω}}^{\mathrm{NLO}}-n_{\mathrm{eff},\mathrm{\ω}}^{\mathrm{NLO}}}-$ $l_{c,m}=\frac{4}{\mathrm{\λ}}\frac{1}{n_{\mathrm{eff},2\mathrm{\ω}}^m-n_{\mathrm{eff},\mathrm{\ω}}^m}$

其中λ是基波波长，n^NLO _eff，2ω和n^NLO _eff，ω分别是二次谐波和基波在第二区14′中的有效折射率，n^m _eff，2ω和n^m _eff，ω分别是二次谐波和基波在第一区14中的有效折射率。

根据补偿基波和二次谐波在有效折射率上的差所需要的、在给定调制周期的转换效率（该折射率差由材料的性能和辅助层15的厚度确定），d2可在0≤d2＜d1区间内选取。

辅助层15最好敷设在衬底9上，但也可以敷设在非线性导光层19上。有这样的一个要求，即辅助层15应贴近调制结构，换句话说，要处在这样一段距离的位置，使得在辅助层15中传播的电磁辐射可受到调制作用。辅助层15例如可与调制结构直接接触设置。此外，还可以给元件7配备一个其折射率低于非线性导光层的压盖层（图中未示出）。不然也可以不用压盖层，在此情况下，其功能由毗邻的介质（例如空气）替代。

适宜作辅助层的材料例如有Si3N4、AlN、Nb205和TiO2。所有这些材料的折射率就最常用的非线性光学材料而论是相当高的。它们不难刻蚀，且较容易敷设在各薄层中。此外，Si3N4还有这样的好处，即采用这种材料就可借助于一般的硅技术制造整个升频元件。

至于非线性光学材料，可以采用现行供这种用途的各种材料，只要这些材料的折射率低得足以使辅助层材料的折射率大大提高即可。很合适的非线性光学材料是1991年2月4日第58卷第5期的Appl    Phys.Letters（“应用物理通讯”）第435-437页上发表的题为“倍频二极管激光器用的极性调整聚合物”一文中介绍的、其组成为25/75    MSMA/MMA极性调整聚合物。这种聚合物的折射率较低，对800纳米（nm）波长为1.52，对400纳米（nm）波长为1.56。

在采用例如上述有机聚合物一类的特殊非线性光学材料时，在实用中要在非线性光学材料上面敷设辅助层15时存在问题，因为这一层要在高温下敷设，因而可能会影响已敷上的聚合物层。在此特殊情况下，最好采取将辅助层敷设在非线性导光层底下的实施方案。

层17的合适线性材料例如有氮氧化硅。

到此为止，我们是假设光元件7是个平面波导。但本发明还可以用在辐射可在非常狭窄的区域中不仅在第一方向（垂直方向）上捕获、而且也在垂直于第一方向和传播方向的第二方向（横向）上捕获的通道波导中。通过在该两个方向上捕获辐射，可以使功率密度高于平面波导。

在辅助层由上述其中一种材料制成的通道波导的情况下，可以利用这些材料易于加以刻蚀的性能。于是通道可以通过刻蚀辅助层制取。这时可以把辅助层表面区的更大部分刻蚀到给定的深度，从而使该层15的上表面形成肋条23，如图3中所示。图3示出了在组成上与图2d中的类似、但其辅助层设有平行于电磁辐射传播方向18的肋条23，从而使该元件的作用与通道波导一样。

通常，通道波导可以通过在辅助层上形成一个肋条和/或通过在折射率低于辅助层的其中一层中开槽而实现。

图3    元件中由线性光学材料制成的带条16在垂直于通道方向上可以远短于图2d元件中的带条。

与早先申请的非预公布的欧洲专利申请912    02606.9类似，通道波导也可以应用硅的局部氧化法（LOCOS）制取。图4示出了用LOCOS法制取通道波导的一个实施例在垂直于电磁辐射传播方向的剖面图。在此实施例中，在通常已被覆有薄氧化硅层27的硅衬底9上设置基本上不能透过氧的带条26。通过硅的局部氧化，即在带条的位置禁止氧化，在带条下方的氧化硅中形成一个槽。接着可以先后将带槽25的衬底加设高折射率层15、具有光调制结构的包复层17和非线性导光层19。

采用LOCOS法的好处在于，氧化硅层27中槽25的槽壁非常平滑，因而辐射损耗比刻蚀槽的情况小。

若带条26由象Si3N4一类的高折射率材料组成，则槽形成之后再也无需刻蚀带条，而可以将其用作高折射率的辅助带条15，如图4所示。

此外，升频层中还可以设周期性的结构而不单独设置调制结构。图5示出了周期性结构21由光学性能不同的各并置区构成的一个实施例。若非线性导光层是聚合物，这些区可以是经过极性调整和反向地极性调整、或经过极性调整和不经过极性调整的区域，这从上面提过的美国专利可以知道。另一方面，调制结构也可以是在非线性材料中制成的周期性方波结构（图中未示出）。

在上述诸实施例中，在宽度为L2的区中有二次谐波辐射产生，在宽度为L1的区中则没有二次谐波辐射产生。若保证第一区14的相干长度lc，m与第二区14′的相干长度lc，NLO彼此相等，则：

L₁+L₂＝（2n+1）l_c，m+（2m+1）l_c，NLO＝2n'l_c

通过再适当选择一个参数，即调制结构的周期（L1+L2），可以满足准相位匹配的条件。在周期（L1+L2）之后，基波与二次谐波之间的相位差等于2π，因而下一个周期中产生的二次谐波辐射可以推定是与先前产生的二次谐波辐射相加。比值L2/L1的变化导致波长带加宽（在相干长度lc，m和lc，不相等的情况下，对于此较宽的波长带出现准匹配），并且导致转换效率下降，然而如果周期（L1+L2）保持不变，则比值L2/L1的变化不再产生任何影响。

从相干长度的式子我们知道，相干长度相等的必要条件应为：

△n_eff，NLO＝△n_eff，m

或

n^NLO _eff，2ω-n^NLO _eff，ω＝n^m _eff，2ω-n^m _eff，ω

此外，若包复层17采用光学性能几乎与非线性导光层19相等的线性材料，就是说，若非线性光学材料和线性光学材料的折射率无论在基波波长或二次谐波波长或在该两种波长下彼此相等，换句话说，若

n^ω _NLO＝n^ω _m

或

n^2ω _NLO＝n^2ω _m

或两者

n_NLO＝n_m

则含有调制结构的层21对于电磁辐射起均匀波导的作用，且在非线性和线性光学材料之间的过渡区没有分散现象，从而提高效率。

本发明除可用于倍频元件外，还可用于其它不是倍频的升频元件。例如，当两个不同波长的辐射加到一个波导上时，和当产生其频率等于两个频率之和的辐射时，就是这种情况。

Claims (11)

1、一种用以提高电磁辐射基波频率的光元件，该元件的光媒质是非线性的，其折射率为n₁，在该光媒质中使基波频率提高，并且该元件具有光调制结构，其特征在于，折射率为n₂的辅助层邻近该调制结构而设置，其中n₂＞n₁。

2、如权利要求1所述的光元件，其特征在于，所述非线性光媒质是处在折射率为n₃的衬底上的波导，其中n₃＜n₁，所述光调制结构通过在衬底与波导之间设置以折射率为n_m的线性材料制成的、并呈周期性地结构的包复层而实现，该包复层与非线性光波导直接接触，其中n_m＜n₂。

3、如权利要求2所述的光元件，其特征在于，所述包复层有一系列按横切电磁辐射传播方向而配置的带条，该一系列带条由厚度为d1、宽度为L1的第一带条和厚度为d2、宽度为L2的第二带条交替配置构成，其中L1和L2是沿电磁波传播的方向测定的，其中L1＝（2n+1）lc，m;L2＝lc，NLO，且其中d1＞d2，n和m为整数，lc，m是其调制结构由线性光学材料形成的第一区的相干长度，lc，NLO是其调制结构部分地由线性光学材料形成的第二区的相干长度。

4、如权利要求3所述的光元件，其特征在于，d2＝0。

5、如权利要求2、3或4所述的光元件，其特征在于，该包复层由氮氧化硅制成。

6、如权利要求2至5中任一项所述的光元件，其特征在于，所述波导由聚合物组成。

7、如以上任一权利要求所述的光元件，其特征在于，所述光元件是通道波导。

8、如以上任一权利要求所述的光元件，其特征在于，该辅助层由Si3N4组成。

9、如权利要求2至8中任一项所述的光元件，其特征在于，非线性导光层中基波与高次谐波的有效折射率之差至少基本上等于包复层中有效折射率之差。

10、如权利要求2至8中任一项所述的光元件，其特征在于，非线性导光层的基波辐射和/或高次谐波辐射的折射率至少基本上等于包复层的相应的折射率。

11、一种用以提高电磁辐射基波频率的光电子器件，该器件有一个上面设有产生电磁辐射用的二极管激光器和一个提高频率用的光元件，该器件的特征在于，该光元件为以上任一权利要求所述的光元件，在该光元件中，传播基波的薄层与该二极管激光器的活性层对准在一直线上，该二极管激光器的输出平面与光元件的输入平面彼此对置配置。

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