CN220603737U - 一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导，其为三层堆叠结构，包括三片来自同一双折射晶体但光轴方向不同的双折射晶体薄片，三片双折射晶体薄片通过深化光胶连接成一体。相对传统基于离子扩散的晶体波导，本实用新型的波导层厚度加厚至数十微米，可将通过激光的光强提高二至三个数量级。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通讯技术领域，具体涉及一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导。
背景技术
介质平板波导由折射率不同的衬底、导波层和覆盖层组成。其中，导波层厚度一般与光波长相当。通常情况下，导波层的折射率大于覆盖层和衬底。若覆盖层与衬底的折射率相等，则该结构为对称平面光波导，反之为非对称平面波导。传统由离子扩散产生的晶体平板波导（如由离子扩散制作的铌酸锂波导器件），波导层厚度仅亚微米和数微米，损耗较大，仅能应用于低激光功率场合。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导，其为三层堆叠结构，包括三片来自同一双折射晶体但光轴方向不同的双折射晶体薄片，三片双折射晶体薄片通过深化光胶连接成一体。
一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导，其为三层堆叠结构，包括两片来自同一双折射晶体但光轴方向不同的双折射晶体薄片，两片双折射晶体薄片通过深化光胶连接成一体；上层的双折射晶体薄片的顶部设有比其折射率低的光学膜层或波片。
进一步的，所述光学膜层通过光学镀膜成型。
进一步的，所述波片通过光胶连接在上层双折射晶体薄片的顶部。
本实用新型应用于电光开关时，所述双折射晶体为LiNbO3、KDP、KD*P、BBO或KTP。
本实用新型应用于晶体波导激光器或放大器时，所述双折射晶体为Nd:YVO4/YVO4、Nd:YLY/YLF、Nd:YAP/YAP、Nd:GdVO4/GdVO4、Tm、Ho:YVO4/YVO4、Ho、Yb:YVO4/YVO4或Yb:YVO4/YVO4 。
本实用新型应用于波导式倍频和频时，所述双折射晶体为KTP、BBO、LBO、BiBO、LiNbO3、KDP或KD*P。
本实用新型应用于波导式拉曼激光器时，所述双折射晶体为YVO4。
本实用新型采用以上技术方案，具有的有益效果为：
1、相对传统基于离子扩散的晶体波导，本实用新型的波导层厚度加厚至数十微米，可将通过激光的光强提高二至三个数量级；
2、传统应用于高功率场景的光开关，脉冲半波电压通常是 3000~6000V，其高压重复频率至多 1000 Hz。本实用新型的结构可把半波电压降低两个数量级，把调Q重复频率提高数个数量级，大大降低电源成本；
3、采用本实用新型的结构，可有效利用部分晶体一个方向接受角是另一个方向数十倍的特点，相对于传统的自由空间柱面聚焦倍频，可大大提升有效倍频晶体长度，使中低激光亦可获得较高的倍频效率；
4、相较传统的块状或棒状晶体，本实用新型的波导结构用于激光增益，散热效果好，从而允许更大的泵浦激光功率和更高的激光功率输出。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明：
图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
图2为ne>no 时的光轴组合的示意图；
图3为ne<no 时的光轴组合的示意图；
图4为本实用新型的平板波导应用于电光调Q光开关的示意图；
图5为本实用新型的平板波导应用于晶体波导激光器的示意图。
实施方式
实施例1，如图1所示，本实用新型一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导，其为三层堆叠结构，利用双折射晶体折射率随入射光方向与晶轴夹角变化的特点，通过机加工的方法取三片来自同一双折射晶体但光轴方向不同的双折射晶体薄片1，三片双折射晶体薄片1通过深化光胶连接成一体，在入射光方向产生折射率微小差值，从而实现所设计的支持特定模式的平面光波导。
通常而言，双折射晶体的光轴定位精度为 ±0.1°左右。利用光学标准具测量技术定位光轴，再光学校正修抛，则折射率差可达到通常的0.02或 0.002数量级。
本实用新型这种三层结构，可以通过调整光轴夹角和入射光方向及偏振方向三者之间的关系实现所需的支持单模、低阶模、多模和高阶模的平面波导结构。
如图2所示，为ne>no 时的光轴组合；如图3所示，为ne<no 时的光轴组合。
作为另一种实施方式，跟实施例1相同，实施例2也是三层堆叠结构，区别是实施例2采用两片来自同一双折射晶体但光轴方向不同的双折射晶体薄片。采用两片同一种晶体时，在上层的双折射晶体薄片的顶部可以采用光学镀膜产生比上层双折射晶体薄片折射率低的光学膜层，或光胶一片折射率比上层双折射晶体薄片的波片。
本实用新型的具体应用如下：
应用1：如图4所示，本实用新型的平板波导应用于电光调Q的光开关，采用柱面透镜聚焦到本实用新型的平板波导中，中间双折射晶体薄片的厚度为10 um，两侧双折射晶体薄片的厚度同样是10 um，平板波导总厚度30 um，相对常用的3 mm~10 mm，半波电压可下降两个数量级，调Q频率可大幅提高。若采用两片双折射晶体薄片，波导另一侧镀数微米厚的低折射率光学膜层，再镀金属电极材料，半波电压可得到进一步降低。其中，双折射晶体可以是LiNbO3、KDP、KD*P、BBO或 KTP等。
应用2：如图5所示，本实用新型应用于晶体波导激光器（或放大器）时，双折射晶体可以为Nd:YVO4/YVO4、 Nd:YLY/YLF、Nd:YAP/YAP、Nd:GdVO4/GdVO4、Tm、Ho:YVO4/YVO4、Ho、Yb:YVO4/YVO4或 Yb:YVO4/YVO4 等。在垂直波导方向采用多次反射方式泵浦，但出射方向与之垂直，以构成全新的可以产生数千上万瓦基模光输出功率的激光腔结构。
应用3：本实用新型应用于波导式倍频和频时，双折射晶体为KTP、 BBO、 LBO、BiBO、LiNbO3、KDP或KD*P。本实用新型用于具有大接受角的LBO晶体的非临界温度相位匹配，以及KTP晶体的波导倍频。LBO晶体在1064nm处的接受角为52mrad*cm，可用于高功率柱面聚焦。
应用4：本实用新型使用YVO4等双折射晶体的波导结构来产生腔外的波导式拉曼激光器。
以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对此实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导，其特征在于：其为三层堆叠结构，包括三片来自同一双折射晶体但光轴方向不同的双折射晶体薄片，三片双折射晶体薄片通过深化光胶连接成一体。
2.一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导，其特征在于：其为三层堆叠结构，包括两片来自同一双折射晶体但光轴方向不同的双折射晶体薄片，两片双折射晶体薄片通过深化光胶连接成一体；上层的双折射晶体薄片的顶部设有比其折射率低的光学膜层或波片。
3.根据权利要求2所述的一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导，其特征在于：所述光学膜层通过光学镀膜成型。
4.根据权利要求2所述的一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导，其特征在于：所述波片通过光胶连接在上层双折射晶体薄片的顶部。
5.根据权利要求1或2所述的一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导，其特征在于：其应用于电光开关时，所述双折射晶体为LiNbO3、KDP、KD*P、BBO或 KTP。
6.根据权利要求1或2所述的一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导，其特征在于：其应用于晶体波导激光器或放大器时，所述双折射晶体为Nd:YVO4/YVO4、 Nd:YLY/YLF、Nd:YAP/YAP、Nd:GdVO4/GdVO4、Tm、Ho:YVO4/YVO4、Ho、Yb:YVO4/YVO4或 Yb:YVO4/YVO4。
7.根据权利要求1或2所述的一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导，其特征在于：其应用于波导式倍频和频时，所述双折射晶体为KTP、BBO、LBO、BiBO、 LiNbO3、KDP或KD*P。
8.根据权利要求1或2所述的一种由薄片双折射晶体组合制成的平板波导，其特征在于：其应用于波导式拉曼激光器时，所述双折射晶体为YVO4。
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