[發(fā)明專利]一種中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107037661B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳秉蔚;黃田野
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(武漢)
• 主分類號: G02F1/365
• 分類號: G02F1/365;G02F1/35
• 代理公司: 42238 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 曹雄

本發(fā)明提供本發(fā)明的實施例提供一種中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括上覆蓋層、狹縫、下覆蓋層和基座，所述下覆蓋層位于基座之上，所述狹縫位于上覆蓋層和下覆蓋層之間，所述上覆蓋層和下覆蓋層采用材料金屬銀，狹縫采用采用材料是鍺材料，所述基座是硅材質(zhì)。本發(fā)明提供的一種中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使用便捷，實現(xiàn)泵浦光和三次諧波之間基模與基模間的轉(zhuǎn)換，有效的提高了非線線性系數(shù)，有利于高效的獲得中紅外光。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學領(lǐng)域，尤其涉及一種中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近年來，中紅外波段的光學由于在醫(yī)學、光通信、天文學、環(huán)境監(jiān)測以及生物傳感方面的廣泛應(yīng)用激發(fā)了越來越多的研究興趣，然而制造集成且高效實用的中紅外光源卻較為困難。

非線性光波導(dǎo)中的三次諧波效應(yīng)是實現(xiàn)中紅外激光產(chǎn)生的一種潛在方法。要利用三次諧波效應(yīng)高效產(chǎn)生中紅外激光，其光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)需要同時滿足高非線性系數(shù)、低傳播損耗、相位匹配等條件，但目前的中紅外光源結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高且產(chǎn)生的中紅外光效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的實施例提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、效果理想的產(chǎn)生中紅外光的中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的實施例提供一種中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括上覆蓋層、狹縫、下覆蓋層和基座，所述下覆蓋層位于基座之上，所述狹縫位于上覆蓋層和下覆蓋層之間，所述上覆蓋層和下覆蓋層采用材料金屬銀，狹縫采用采用材料是鍺材料，所述基座是硅材質(zhì)。

進一步地，所述上覆蓋層和下覆蓋層的高度h_Ag＝1μm，所述狹縫的高度h_Ge的值在10-50nm之間，所述狹縫的寬度w的值在300-1000nm之間，所述基座的高度h_Si的值是2μm，整體波導(dǎo)長度為1.6-4.8μm。

進一步地，所述狹縫的高度h_Ge的值在10nm，所述狹縫的寬度w的值在300nm。

進一步地，所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)長度為1.6μm。

本發(fā)明的一種中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)通過一種基于金屬(Ag)-半導(dǎo)體(Ge)-金屬(Ag)狹縫光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生中紅外光，在所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，采用金屬銀作為覆蓋層，其的作用類似于完全電導(dǎo)體，將光完美的限制在狹縫中間，但是歐姆損耗很大，因此在該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，完美的相位匹配條件的滿足便不是必須的了。沒有了相位匹配條件的限制，在結(jié)構(gòu)中便可以實現(xiàn)泵浦光和三次諧波之間基模與基模間的轉(zhuǎn)換，有效的提高了非線線性系數(shù)，有利于高效的獲得中紅外光。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的一示意圖。

圖2是基波和三次諧波的功率隨波導(dǎo)傳播距離曲線圖。

圖3是三次諧波轉(zhuǎn)換效率和傳播長度隨著泵浦光功率的變化曲線圖。

圖4是本發(fā)明一種中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的三次諧波效率實驗示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地描述。

請參考圖1，本發(fā)明的實施例提供一種中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述中紅外光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括上覆蓋層10、狹縫20、下覆蓋層30和基座40，所述下覆蓋層30位于基座40之上，所述狹縫20位于上覆蓋層10和下覆蓋層30之間。

所述基座40是硅材質(zhì)，上覆蓋層10和下覆蓋層30的材料采用金屬銀，金屬銀可良好地限制光場。

中紅外到遠紅外波段硅材料和鍺材料的非線性折射率計算公式如下：