一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115877631A(43)申请公布日2023.03.31(21)申请号202211532604.1(22)申请日2022.12.01(71)申请人暨南大学地址510632广东省广州市天河区黄埔大道西601号(72)发明人余健辉陈伟栋张宇林子祺钟永春唐洁媛(74)专利代理机构广州智丰知识产权代理事务所(普通合伙)44655专利代理师凌衍芬(51)Int.Cl.G02F1/377(2006.01)G02F1/383(2006.01)G02F1/35(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件及其制备方法(57)摘要本发明涉及非线性光学领域，具体涉及一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件及其制备方法。包括：衬底、叉指电极、二阶非线性光学材料和微纳光纤；所述叉指电极设置在衬底上表面，所述二阶非线性光学材料覆盖在叉指电极上表面，所述微纳光纤具有双锥形结构，所述双锥形结构区域紧贴于所述二阶非线性光学材料。本发明将具有良好二阶非线性光学系数的材料覆盖在叉指电极上，微纳光纤与材料耦合激发二阶非线性的同时满足准相位匹配以及局域场增强，实现高效的倍频转换过程，同时可以通过改变微纳光纤的直径、叉指电极的周期、微纳光纤与叉指电极的夹角以及基频光波长来实现准相位匹配。CN115877631ACN115877631A权利要求书1/2页1.一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件，其特征在于，包括：衬底、叉指电极、二阶非线性光学材料和微纳光纤；所述叉指电极设置在衬底上表面，所述二阶非线性光学材料覆盖在叉指电极上表面，所述微纳光纤具有双锥形结构，所述双锥形结构区域紧贴于所述二阶非线性光学材料。2.根据权利要求1所述的一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件，其特征在于，所述衬底使用折射率与微纳光纤折射率相近的材料制成。3.根据权利要求1所述的一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件，其特征在于，所述叉指电极厚度为20‑200nm，相邻叉指的间距为30‑200μm。4.根据权利要求1所述的一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件，其特征在于，所述二阶非线性光学材料厚度为0.6nm‑1μm，尺寸至少为1cm*1cm。5.根据权利要求4所述的一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件，其特征在于，所述微纳光纤的直径为6‑18μm，双锥形结构之间的长度为7‑20mm。6.根据权利要求1‑5任一项所述的一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件，其特征在于，所述叉指电极的材料为金、银、铜、铂、铝、铋、钛、钯、铬、锌、钼、氧化铟锡中的任意一种；所述二阶非线性光学材料为奇数层过渡金属二卤族化合物或氧化物晶体；所述微纳光纤为单模光纤、少模光纤、多模保偏光纤、光子晶体光纤中的任意一种。7.一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件制备方法，其特征在于，包括：使用折射率与光纤折射率相近的材料作为衬底，在衬底上表面制备叉指电极；制备二阶非线性光学材料，并将制备的二阶非线性光学材料转移到叉指电极上表面；制备微纳光纤，利用位移平台将微纳光纤放置在二阶非线性光学材料上表面，调节微纳光纤两端的位移平台使微纳光纤紧贴于二阶非线性光学材料，得到所述具有二阶非线性的可调谐倍频器件。8.根据权利要求7所述的一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件制备方法，其特征在于，所述制备二阶非线性光学材料，并将制备的二阶非线性光学材料转移到叉指电极上表面，具体包括：将二阶非线性光学材料放置在基底上，将聚合物旋涂到二阶非线性光学材料上构成双牺牲层；将覆有聚合物涂层的二阶非线性光学材料浸入刻蚀液中，从而将其从基底上分离，得到聚合物保护的二阶非线性光学材料；将聚合物保护的二阶非线性光学材料转移到叉指电极上表面，并使用有机溶剂将聚合物溶解，使二阶非线性光学材料保留在叉指电极的上表面。9.根据权利要求7所述的一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件制备方法，其特征在于，所述制备微纳光纤，具体包括：通过氢焰加热装置将光纤熔融并拉锥制成微纳光纤，使微纳光纤形成双锥形结构，直径由两侧向中间逐渐减小，并在腰部趋于均匀。10.根据权利要求9所述的一种基于光纤集成的可调谐高效倍频器件制备方法，其特征在于，所述利用位移平台将微纳光纤放置在二阶非线性光学材料上表面，调节微纳光纤两端的位移平台使微纳光纤紧贴于二阶非线性光学材料，具体包括：将微纳光纤两端固定在具有光纤夹具的三维位移平台上，确保微纳光纤的双锥形结构之间的区域悬空在二阶非线性光学材料的正上方；2CN115877631A权利要求书2/2页将衬底置于带有R轴位移平台的三维位移平台上，通过调节三维位移平台使衬底缓慢接近微纳光纤，旋转R轴位移平台以调节微纳光纤与叉指电极的夹角；调节微纳光纤两端的位移平台