[发明专利]一种实现准相位匹配多波长倍频转换的方法

权利要求书

1.一种实现准相位匹配多波长倍频转换的方法，其特征是，该方法中使用准周期结构的晶体，利用Type-I型(e+e→o)准相位匹配，通过控制温度实现不同波长的倍频转换，所述方法包括如下步骤：

步骤1：给出基于准相位匹配实现多波长倍频的准周期晶体结构模型；

步骤2：给定初始条件，确定准周期晶体结构的具体参数；

步骤3：通过此准周期晶体结构实现高效率多波长倍频转换，获得倍频效率；

步骤4：同时实现多个波长的倍频输出，利用Type-I(e+e→o)型准相位匹配效果受温度影响明显的特性，通过温度调谐，在单一晶体结构中实现常用通信波段的倍频输出全覆盖；

所述步骤1中，所述晶体的材料为5mol％掺氧化镁铌酸锂晶体，且晶体呈长方体形状，上下表面平行且均被抛光，晶体在光波传播方向被两种畴长分别为A、B的单元畴，以ABBA顺序为周期连续嵌套，每个单元畴的自发极化方向由向上向下依次排列；

所述步骤2中，给定一初始波长与温度，利用Sellmeier方程确定该条件下实现Type-I(e+e→o)型准相位匹配所需的相干长度，取相干长度的两倍为所述准周期结构的周期长度，并通过比例确定A、B畴的畴长，根据计算所得的周期长度来确定结构的周期数。

2.根据权利要求1所述的实现准相位匹配多波长倍频转换的方法，其特征是，所述步骤1中，A与B畴长的比值为lA:lB＝0.864:2.136。

3.根据权利要求1所述的实现准相位匹配多波长倍频转换的方法，其特征是，所述步骤2中，相干长度l_c由以下公式得到：

其中λ为基频光波长，n_ω为基频光在晶体中折射率，n_2ω为倍频光在晶体中折射率。

4.根据权利要求3所述的实现准相位匹配多波长倍频转换的方法，其特征是，所述步骤2中，准周期结构晶体的总长为9～10mm。

5.根据权利要求3所述的实现准相位匹配多波长倍频转换的方法，其特征是，所述步骤3中，倍频效率η由以下公式得到：

公式中，d₃₃表示z方向上最大的非线性系数，L表示晶体的总长度，Δk(λ)表示相位失配量，d(z)表示单个畴单元的极化方向分布，随着z值的变化而变化；当d(z)＝1时，极化方向向上，当d(z)＝-1时，极化方向向下；

其中Δk(λ)由以下公式得出：

6.根据权利要求5所述的实现准相位匹配多波长倍频转换的方法，其特征是，所述步骤3中，再引入一个相对有效非线性系数dreff(λ)表述为：

通过引入dreff(λ)的dB值来衡量转换效率的高低。