[发明专利]一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法

说明书

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；