[发明专利]光倍频转换装置

说明书

本申请提供一种光倍频转换装置，所述光倍频转换装置包括：衬底；多微环耦合结构，包括至少两个具有不同弯曲半径且同轴的环形波导，位于所述衬底上；所述多微环耦合结构用于对预设波长范围内的光信号进行倍频转换；直波导，位于所述衬底上，所述直波导位于所述多微环耦合结构的一侧。

技术领域

本申请涉及光通信器件领域，具体是涉及一种光倍频转换装置。

背景技术

现代光通信系统中，光学倍频来源于媒质在基频光波电场作用下产生的二阶非线性极化。在实现倍频转换的过程中，需满足相位匹配条件，即波导对基频光和倍频光的折射率相等，才能有效地产生倍频光输出。目前常用的相位匹配方法有两种：双折射相位匹配技术和准相位匹配技术。

然而，双折射相位匹配技术受到波矢方向和偏振方向的限制，使得晶体必须按照某个特殊的方向切割，或者工作在某个特定的温度下，实际应用成本高，制备难，不适合于规模生产。准相位匹配技术利用周期性极化铁电材料使晶体的非线性系数等参量得到周期性调制，但是实现较长的铁电晶体的周期性极化反转，保持极化在整块晶体中的均匀性十分困难，且通过准相位匹配技术进行倍频转换的带宽较窄。因此，如何满足相位匹配条件，从而在小尺寸集成光路中实现高效率的倍频转换，成为了目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种光倍频转换装置，包括：

衬底；

多微环耦合结构，包括至少两个具有不同弯曲半径且同轴的环形波导，位于所述衬底上；所述多微环耦合结构用于对预设波长范围内的光信号进行倍频转换；

直波导，位于所述衬底上，所述直波导位于所述多微环耦合结构的一侧。

在一些实施例中，所述环形波导，包括：

内环波导和外环波导；

所述内环波导的弯曲半径小于所述外环波导的弯曲半径；所述内环波导和所述外环波导间的距离小于预设距离。

在一些实施例中，所述环形波导为非线性晶体材料。

在一些实施例中，所述内环波导与所述外环波导的径向截面为矩形。

在一些实施例中，所述内环波导与所述外环波导的径向截面的高度相同。

在一些实施例中，所述内环波导的径向截面的宽度大于所述外环波导的径向截面的宽度。

在一些实施例中，所述内环波导针对二次谐波的第一有效折射率与所述外环波导针对二次谐波的第二有效折射率的差值大于预设值。

在一些实施例中，所述多微环耦合结构传输基频光信号的耦合模式，包括对称模和反对称模；

所述多微环耦合结构传输倍频光信号的波导模式，包括基模和高阶模；

所述对称模和所述反对称模中至少一个模式的有效折射率，等于所述基模和所述高阶模中至少一个模式的有效折射率。

在一些实施例中，所述多微环耦合结构的对称模和/或所述反对称模的有效折射率由以下至少之一确定：

所述内环波导与所述外环波导间的距离；

所述内环波导径向截面的宽度；以及

所述外环波导径向截面的宽度。

在一些实施例中，所述光倍频转换装置还包括：

波导包层，覆盖于所述衬底、所述多微环耦合结构和所述直波导上。