[實用新型]基于鉭鈮酸鉀晶體雙線型波導的模式調制系統

有效

• 申請號: 201922307616.4
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN211826790U
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 劉洪亮;武鵬飛;江曉瑞;何珊
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G02F1/035
• 分類號: G02F1/035
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王雨晴

本實用新型涉及一種基于鉭鈮酸鉀晶體雙線型波導的模式調制系統，其技術特點在于：包括激光器光源、聚焦物鏡、雙線型波導模式調制器、成像物鏡、光束質量分析儀、溫控儀和高壓電源。本實用新型能夠通過增加雙線型波導模式調制器的外加電場電壓，實現鉭鈮酸鉀晶體雙線型波導中TE₀₀模輸出到TE₀₁模輸出和TE₀₂模輸出的調制。

技術領域

本實用新型屬光學功能器件技術領域，涉及基于鉭鈮酸鉀晶體雙線型波導的模式調制系統。

背景技術

隨著光通信、光信息處理和激光技術的發展，傳統的光學系統由于體積大，信息處理速度慢，已不能適應光電子技術發展的需要。1969年，美國Bell實驗室的米勒博士提出了“集成光學”的概念，用類似于半導體集成電路的方法，把各種光學元件集成在同一“芯片”上，實現光學信息處理系統的集成化，微型化和全光信號處理化。光波導是集成光路的基本組成元件，其質量的優劣直接影響整個集成光路的性能。因此，光波導技術的發展在集成光學的發展中有著舉足輕重的地位。

雙線型波導是應力誘導生成波導的主要類型。對于雙線型波導，飛秒激光在晶體內的聚焦區域產生負折射率變化，導致該區域晶格膨脹，附近的區域受到該現象的影響產生應力導致的正折射率改變。對于雙線型波導，在兩線的中間部分會形成折射率變大的波導區域，該區域可能會有微小的上下偏移。該方法加工簡便，刻蝕易于控制，成品率高。此外，由于波導位于兩條直寫線的中間位置，受加工的影響相對較小，能夠保持原本晶體材料的特性，利于實驗研究。

電光元件通過改變光的偏振、強度或相位，能夠實現快速、精確地控制光的狀態，因此在光通信、激光和傳感等領域有著廣泛的應用。另外，在施加電壓或者電場的情況下，電光元件能夠產生折射率變化，這一現象被稱為電光效應。鉭鈮酸鉀晶體是一種優良的電光晶體，近年來，已被研究出許多潛在的應用，包括能制成高速偏轉器，電光調制器，光折變光針，和能進行無尺度光學和無衍射光波傳輸。通過改變加在鉭鈮酸鉀晶體兩端的電壓，進而改變鉭鈮酸鉀晶體的折射率，從而實現對鉭鈮酸鉀雙線型波導中可導通光模式進行調制，改變了波導輸出端光場模式分布，這種電光元件同時擁有快速的響應時間。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提出一種基于鉭鈮酸鉀晶體雙線型波導的模式調制系統，能夠利用電光晶體的電光效應，實現對晶體波導中傳輸光的模式進行調控。

本實用新型解決其現實問題是采取以下技術方案實現的：

一種基于鉭鈮酸鉀晶體雙線型波導的模式調制器系統，包括激光器光源、聚焦物鏡、雙線型波導模式調制器、成像物鏡和光束質量分析儀；

所述激光器光源用于產生沿水平方向偏振的激光光束，其輸出端與聚焦物鏡相連接；所述聚焦物鏡的輸出端與雙線型波導模式調制器相連接，用于將線偏振光聚焦在雙線波導的端面上；所述雙線型波導模式調制器的輸出端通過成像物鏡與光束質量分析儀相連接，用于將由波導導出的光成像在光束質量分析儀上，光束質量分析儀分析雙線波導中傳輸光的模式分布信息。

所述雙線型波導模式調制器包括兩側涂有電極的鉭鈮酸鉀晶體和放置在其下方的制冷片，鉭鈮酸鉀晶體兩側電極與高壓電源相連接，通過控制高壓電源的電壓，能夠快速地改變鉭鈮酸鉀晶體的折射率；制冷片與溫控儀相連接，溫控儀能夠將鉭鈮酸鉀晶體的溫度控制在所設定的溫度。

本實用新型的優點和有益效果：

1、本實用新型首次提出利用鉭鈮酸鉀晶體的二次電光效應，實現對鉭鈮酸鉀晶體雙線型波導中傳輸光的模式進行調控的調制系統。

2、本實用新型能夠在可見光至近紅外波長范圍內，通過外加電場電壓的變化，實現鉭鈮酸鉀晶體雙線型波導單模輸出到多模輸出的調制，從而實現了電場對光場的調控。

3、本實用新型能夠實現穩定的單模和多模輸出，且具有良好的輸出效果。