[发明专利]在铌酸锂波导结构中产生二次谐波的方法

权利要求书

1.在铌酸锂波导结构中产生二次谐波的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、设计了Z-cut LN波导的几何结构，使电信波段的基本准横磁模式TE₀,tele与可见光波段的三阶准横磁模式TM₂,vis相匹配；

B、采用有限元方法模拟的两种模式的有效折射率，从而得到了相位匹配的泵浦波长；

C、两种模式的相位匹配表明在设计的波导中可以产生SHG。对于无泵浦损耗的无损耗波导，SHG效率由下式给出：

D、SHGΓ效率取决于归一化的转换效率，如式(2)所示：

E、∈0是介电常数，c是在真空中的光速,d_eff是有效非线性极化率；在Eq.(2)中，A_eff为有效模式面积，当ζ表示基本模式和二次谐波模式之间的空间模式重叠因子，如式(3)所示：

F、结合式(1)、式(2)以及式(3)，SHG效率本质上取决于空间模态重叠量、有效模态面积和有效非线性极化率。

2.根据权利要求1所述的一种铌酸锂通过非线性谐波的频率转换方法，其特征在于：式(1)中P1和P2分别为基波和二次谐波的光功率，L是波导的长度，表示相位失配量，其中n1和n2分别是基本波长处的TE_00,Tele模式和二次谐波处的TM_20,NIR模式的有效折射率。

3.根据权利要求2所述的在铌酸锂波导结构中产生二次谐波的方法，其特征在于：当满足相位匹配条件(Δk＝0),Eq，式(1)表示了最大SHG的Γ效率。

4.根据权利要求1所述的在铌酸锂波导结构中产生二次谐波的方法，其特征在于：式(3)，当和∫_all分别表示在LN材料和整个空间上的二维积分，为基波TE_00,Tele的电场，是二次谐波TM_20,NIR的电场，其中E_2y是y方向上的电场。

5.根据权利要求1所述的在铌酸锂波导结构中产生二次谐波的方法，其特征在于：步骤E中，数值模拟表明波导表现出较小的有效模式面积，A_eff＝1.46μm²。