[实用新型]波长可调谐的波导倍频激光器

说明书

本实用新型涉及集成光学信息领域，具体为一种波长可调谐的波导倍频激光器。解决了目前波导激光器存在着激光波长单一，分立光器件多，集成效果差等技术问题。本实用新型提出了一种新型结构的波导倍频激光器，将两种不同功能材料组合在一起，在激光增益介质、非线性倍频介质内部制备了具有增益放大，非线性倍频功能波导，可实现波长振荡精确可调以及输出模式灵活可调的波导倍频激光器。此结构的波导倍频激光器结构紧凑、简洁，能耗低，制造过程简单和快速，对环境要求低，易于实现。

技术领域

本实用新型涉及集成光学信息领域，具体为一种波长可调谐的波导倍频激光器。

背景技术

随着5G信息时代的到来，激光技术，信息处理技术和高速通信技术的都得到了迅速发展，由于信息量需求的不断提高，传统的光学器件和系统已经难以满足大容量、高速率等要求，集成光子学就是在这种历史条件下逐步发展和形成起来的。光波导则是集成光学中的基本组成单元，光波导不仅可以实现被动光子器件，也可以实现主动增益、非线性器件等功能，在光通讯等各个方面应用展现了其巨大的应用价值，

随着激光技术与光波导技术的有机结合，出现了飞秒激光直写波导技术，自从1996年首次报道后，引起了非常广泛的关注。该技术对材料的选择性小，具有更广泛的应用前景。而且波导截面容易控制，极有利于减小器件的插入损耗，由于其体积小、结构简单，整个光波导芯片对环境不敏感，能够用于高加速度环境和大温差环境，有效的推动了集成光学的发展。在2000年左右出现了利用飞秒激光熔接透明电介质材料的新型激光熔接技术，可以将不同的光学材料通过飞秒激光界面处理实现光学材料的熔接工艺，焊接强度和剪切力测试都可以达到集成光学系统应用的标准，为光集成芯片的产生奠定了一定的基础。

目前高度集成的主动增益器件主要有光纤尾纤集成的半导体激光器，这其中半导体光源由于其光束质量低，热稳定性比较差，与光纤耦合困难，光纤在光集成器件中耦合难度比较大，而且如果需要增加非线性效应就需要增加体介质材料，体积较大，很难适应高速高集成度光集成器件的发展，更不能适应光集成芯片的产生。作为可以提供光通信传输过程中整个光子芯片的光源的光波导激光器以及具有非线性倍频功能的主动光波导激光器就成为了迫切需求，针对各类不同非线性效应的倍频和增益介质的波导激光器成为了众多研究人员的关注热点。

2021年，G. Li等人利用高数值孔径的物镜，脉宽200fs，波长1064 nm，重复频率1kHz，首次在KTiOAsO₄材料中实现了波导二次谐波激光器，该波导激光器提供1.064μm的波长及二次谐波。该器件使用低重复率飞秒激光器制造，并在覆盖整个近红外和可见光波段提供多波段增益。这意味着使用飞秒激光直写的方式可以实现宽谱段集成波导激光器这种通信主动器件。

波导倍频激光的优点在于体积小，功耗低，对环境要求低等优点，有效的推动了光集成技术的发展，但是目前的波导倍频器，除了LiNbO₃等材料实现外，目前的波导激光器存在着激光波长单一，分立光器件多，集成效果差等缺点，例如在波导激光器中只是采用波导器件为增益介质，而激光反射器件就是采用镀膜镜或者双色镜等其他外部大尺寸反射光元器件，在很大程度上降低了波导锁模激光器的高集成度。

实用新型内容

为了解决目前的波导激光器存在着激光波长单一，分立光器件多，集成效果差等技术问题，本实用新型提供了一种波长可调谐的波导倍频激光器。