[實用新型]基于雙端光纖耦合的周期極化鈮酸鋰波導器件

有效

• 申請號: 201420423090.0
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN203981922U
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 鄭名揚;謝秀平;張海亭;申屠國樑;代云啟;趙勇;張強
• 申請（專利權）人: 山東量子科學技術研究院有限公司;張強
• 主分類號: G02B6/38
• 分類號: G02B6/38
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本實用新型涉及光波導器件領域，尤其是一種基于雙端光纖耦合的逆向質子交換周期極化鈮酸鋰(Periodically?Poled?Lithium?Niobate，PPLN)波導器件。

背景技術

基于逆向質子交換的PPLN波導因其折射率變化適中、光斑模式可控以及易于實現長芯片的制成優勢，造就其傳輸及耦合損耗低、轉化效率高的性能特點。該類型PPLN波導可以為量子通信網絡提供核心頻率轉換器件，如高探測效率低噪聲近紅外單光子探測器、星-地自由空間量子通信頻率轉換接口、高重復頻率通信波段糾纏光源等。除此之外，PPLN波導可以為激光顯示提供高品質靈巧型RGB光源，為全光光纖通信提供如光開關、光交換、光邏輯器件等諸多核心器件。由于PPLN波導芯片在經典和量子通信領域具有廣泛的應用前景，將其產品化具有十分重要的意義。

目前，基于逆向質子交換的PPLN波導基本上用于科學研究領域。在應用平臺上，波導輸入端采用自由空間-波導耦合方式，輸出端通過透鏡準直的方式將輸出光處理成目標光束。這種輸入-輸出方式需在光學實驗平臺上搭建輸入和輸出端光路，造成PPLN波導器件的使用架構體積大、器件多、成本高，而且光路調節較為困難，不利于其模塊化、產品化。PPLN波導芯片需要在高效率的光纖耦合技術的配合下才能實現模塊化，便于快速接入及系統維護。

傳統的波導器件多采用自由空間-波導芯片-自由空間連接方式，具有以下缺點：

1.采用該連接方式，經過了波導芯片前端和后端光束調制，需要配套相關的自由空間光路調節設備，體積大、器件多、成本高。

2.采用該連接方式，波導芯片的前端和后端光路調節較為復雜，對使用者進行相關技術培訓費時費力。

3.采用該連接方式，光路裝置易受到外界環境影響，不利于系統維護。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提出了一種基于雙端光纖耦合的周期極化鈮酸鋰波導器件，該波導器件用單模或保偏光纖與波導芯片入射端面、單模或多模光纖與波導芯片出射端面通過紫外膠固化的方式粘接，從而實現高效耦合的緊湊型全光纖PPLN波導器件，解決了周期極化鈮酸鋰波導信號輸入輸出問題，避免了傳統的自由空間-波導芯片-自由空間連接方式的諸多劣勢，便于波導產品在使用環境中的快速接入。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種基于雙端光纖耦合的周期極化鈮酸鋰波導器件，包括：波導芯片，用于與波導芯片的輸入端進行耦合的光纖跳線一，用于與波導芯片的輸出端進行耦合的光纖跳線二；

所述光纖跳線一和光纖跳線二分別與波導芯片通過玻璃套管連接，光纖跳線的纖芯嵌于玻璃套管的中心，在所述波導芯片輸入和輸出端靠近玻璃套管位置處的正上方分別粘接用于加固波導芯片的鈮酸鋰晶片一，在玻璃套管與鈮酸鋰晶片一的上表面粘接用于進一步加固玻璃套管與波導芯片連接的鈮酸鋰晶片二；

所述光纖跳線一和光纖跳線二遠離波導芯片的一端分別設置光纖輸入和輸出接口。

所述光纖跳線一為單模或保偏光纖跳線。

所述光纖跳線二為單模或多模光纖跳線。

所述玻璃套管為長方形或圓柱形，玻璃套管端面經0°角拋光并鍍有減反膜。

所述鈮酸鋰晶片一與波導芯片的連接用紫外膠進行固定。

所述鈮酸鋰晶片二與玻璃套管和鈮酸鋰晶片一的連接用紫外膠進行固定。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型采用單模(保偏)光纖-波導芯片-單模(多模)連接方式，用戶不需要搭建波導芯片前端和后端光路，而是直接將波導作為全光纖器件接入使用環境中；不要求用戶具備相關的光路調節技術，利于PPLN波導的推廣和大范圍使用；便于波導產品更換使用平臺，而且作為全光纖器件，技術參數穩定，系統維護簡單便捷。

2、雙端光纖耦合的方式可以將PPLN波導芯片封裝成全光纖器件，利于波導芯片的模塊化，便于波導器件與使用環境的快速連接，為PPLN波導的實用化奠定基礎。

3、采用兩片鈮酸鋰晶片，保證了玻璃套管與波導芯片間連接的牢固。在波導芯片輸入和輸出端的正上方粘接鈮酸鋰晶片一，增大了玻璃套管與波導芯片端面的接觸面積；在玻璃套管與鈮酸鋰晶片一的上表面粘接鈮酸鋰晶片二，進一步加固了玻璃套管與波導芯片間的連接。

4、對于波導芯片出射端來說，如果對于輸出模式沒有要求，采用多模光纖耦合可以大幅度提高耦合效率，減少耦合損耗。