基于PPLN晶体的光纤耦合频率转换器封装结构的制作方法

基于ppln晶体的光纤耦合频率转换器封装结构
技术领域
1.本实用新型涉及激光技术领域，尤其涉及一种紧凑的基于ppln 晶体的光纤耦合频率转换器封装结构。


背景技术：

2.铌酸锂晶体具有良好的非线性光学特性，通过对铌酸锂晶体进行周期性畴反转可实现准相位匹配，由此制备的周期性极化铌酸锂 (ppln)晶体广泛应用于光学频率转换，如倍频、和频、差频、自发参量下转换、参量放大、参量振荡等。通过对铌酸锂晶体进行一定比例的氧化镁掺杂，可以将抗光折变性能提升两个数量级以上，掺镁ppln晶体在大幅提高光折变阈值的同时仍然保持了自身优异的非线性性能。ppln晶体已经成为特殊波段激光器、飞秒激光频梳、量子通信、量子精密测量等领域的核心器件之一。
3.现有的ppln晶体应用中，晶体往往被直接置于自由空间光路中，构成自由空间光学系统的一部分，在输入端通过透镜准直将光束聚焦到ppln晶体中，在输出端利用透镜准直输出到自由空间光路中。
4.或者，ppln晶体与输入、输出端光路分别独立安装在应用平台上，构成自由空间光路系统的一部分。输入端通过透镜准直将光束聚焦到晶体中，输出端利用透镜准直将光束输出到自由空间光路中。这种输入
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输出方式需要在应用平台上搭建输入和输出光路，造成基于 ppln晶体的频率转换系统体积大、器件多、成本高，而且光路调节较为困难，不利于其模块化、集成化。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本实用新型提出了一种紧凑的基于ppln晶体的光纤耦合频率转换器封装结构，其中通过对ppln晶体的输入、输出端进行光纤耦合、固定及封装，将其紧凑地集成为小型光纤频率转换器件，实现快速方便地接入光纤系统链路中使用，从而解决ppln晶体的使用架构体积大、器件多、成本高且光路调节困难的技术问题。这种固定封装结构将扩展其在激光通信、光学频率梳、量子信息等领域的应用。此外，集成固封的形式可以避免外部环境对光路的干扰，可提高工作稳定性，同时便于系统维护。
6.具体而言，根据本实用新型的紧凑的基于ppln晶体的光纤耦合频率转换器封装结构可以包括输入端耦合透镜、ppln晶体和输出端耦合透镜，其特征在于还包括封装壳体、光纤输入端接口、输入光纤、输出光纤、光纤输出端接口及温控模块；
7.所述输入端耦合透镜、ppln晶体和输出端耦合透镜被固定安装在所述封装壳体内；
8.所述输入光纤的一端连接所述光纤输入端接口，另一端通过所述封装壳体上的通孔伸入所述封装壳体内；
9.所述输出光纤的一端连接所述光纤输出端接口，另一端通过所述封装壳体上的通孔伸入所述封装壳体内；以及，
10.所述温控模块被设置成为所述ppln晶体提供温度控制。
11.进一步地，所述输入端耦合透镜被布置成将所述输入光纤输出的光信号聚焦输入所述ppln晶体，并且所述输出端耦合透镜被布置成将所述ppln晶体输出的光信号聚焦输入所述输出光纤。
12.进一步地，所述输入端耦合透镜、ppln晶体和输出端耦合透镜通过胶水或固定机构固定封装于所述封装壳体内。
13.进一步地，所述ppln晶体通过导热硅胶或导热硅脂固定封装于所述封装壳体内。
14.进一步地，该基于ppln晶体的光纤耦合频率转换器封装结构还可以包括安装底板，所述温控模块和所述封装壳体固定安装于所述安装底板上。
15.优选地，所述温控模块为tec温控模块，且所述tec温控模块被设置在所述封装壳体和所述安装底板之间。
16.更优选地，所述tec温控模块通过导热硅胶或导热硅脂与所述封装壳体和所述安装底板形成粘接固定。
17.进一步地，所述封装壳体借助其上的结构安装脚，通过固定螺丝与所述安装底板形成连接。
18.优选地，所述封装壳体的用于在所述ppln晶体与所述tec温控模块之间形成导热路径的部分为金属材质；以及/或者，所述安装底板为金属材质；以及/或者，所述固定螺丝为绝热安装固定螺丝。
19.进一步地，所述封装壳体包括金属管壳；以及/或者，所述封装壳体为圆柱形、棱柱形或者长方形。
附图说明
20.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图来获得其他的附图。
22.图1示出了根据本实用新型的紧凑的基于ppln晶体的光纤耦合频率转换器封装结构的结构及光路示意图；
23.图2示出了根据本实用新型的紧凑的基于ppln晶体的光纤耦合频率转换器封装结构的俯视图。
具体实施方式
24.在下文中，本实用新型的示例性实施例将参照附图来详细描述。下面的实施例以举例的方式提供，以便充分传达本实用新型的精神给本实用新型所属领域的技术人员。因此，本实用新型不限于本文公开的实施例。
25.图1示出了根据本实用新型的紧凑的基于ppln晶体的光纤耦合频率转换器封装结构的结构及光路示意图。
26.如图1所示，该基于ppln晶体的光纤耦合频率转换器封装结构包括封装壳体8，输
入端耦合透镜3、ppln晶体4及输出端耦合透镜5 被固定于封装壳体8内，以由封装壳体8对它们提供集成封装及保护。
27.在图1的示例中，输入端耦合透镜3、ppln晶体4及输出端耦合透镜5可以紧凑地固定封装于封装壳体8中。
28.作为示例，封装壳体可以为金属管壳的形式，以及/或者具有圆柱形、棱柱形或者长方形的形状。
29.作为示例，输入端耦合透镜3、ppln晶体4及输出端耦合透镜5 可以通过胶水或者其他固定结构固定封装于封装壳体上。优选地，所述ppln晶体4可以通过导热硅胶或导热硅脂固定安装于封装壳体上。
30.该基于ppln晶体的光纤耦合频率转换器封装结构还可以包括光纤输入端接口1、输入光纤2、输出光纤6及光纤输出端接口7。
31.光纤输入端接口1连接输入光纤2，输入光纤2通过封装壳体8 上的通孔伸入封装壳体8内；并且，光纤输出端接口7连接输出光纤 6，输入光纤6通过封装壳体8上的通孔伸入封装壳体8内。
32.在本实用新型中，输入端耦合透镜3被布置成将输入光纤2输出的光信号聚焦输入ppln晶体4；输出端耦合透镜5被布置成将ppln 晶体4输出的光信号聚焦输入至输出光纤6。
33.继续参见图1，该基于ppln晶体的光纤耦合频率转换器封装结构还可以包括tec温控模块11和安装底板12。其中，tec温控模块11 和封装壳体8均固定安装在安装底板12上，且tec温控模块11与封装壳体8形成热接触，为封装壳体8(及其内部的ppln)提供温度控制，从而实现ppln晶体针对工作激光波长的最佳温度匹配。
34.在图1的示例中，封装壳体8可以借助其上的结构安装脚9和固定螺丝10与安装底板12形成连接；tec温控模块11可以设置在封装壳体8与安装底板12之间，且其上下接触面均采用导热硅胶(或导热硅脂)与封装壳体8和安装底板12粘接固定。
35.为了在封装壳体8内的ppln晶体与tec温控模块11之间形成良好的热连接，封装壳体8的用于在ppln晶体4与tec温控模块11之间形成导热路径的部分可以由金属制成。优选地，封装壳体8可以为金属材质。
36.优选地，安装底板12可以为金属材质。
37.优选地，固定螺丝10可以为绝热安装固定螺丝。
38.在本实用新型的紧凑的基于ppln晶体的光纤耦合频率转换器封装结构中，需要进行频率转换的激光可以经过输入端光纤接口1和输入光纤2入射到输入端耦合透镜3，通过输入端耦合透镜3会聚后入射到ppln晶体4中实现频率转换，转换后的光束出射到输出端耦合透镜5，经输出端耦合透镜5聚焦后耦合至输出光纤6，最终通过光纤输出端接口7输出。由此实现激光在全光纤模块中的频率转换。
39.在本实用新型中，ppln晶体两端通过光纤耦合封装的方式紧凑地集成为小型光纤频率转换器件，实现了ppln晶体在光纤链路中的即插即用，从而提供了一种便于快速光纤接入的频率转换封装器件，且整体结构紧凑，易于实现小型化。与自由空间光路中基于ppln的频率转换技术相比，本实用新型可以实现频率转换器方便快速地移动或接入光纤光路系统中，避免架构体积大、器件多、成本高且光路调节困难的问题，可以扩展ppln晶体在激光通信、光学频率梳、量子信息等领域的应用。同时，集成固封的形式可以避免外部环境对光
路的干扰，工作稳定性更高，也更便于系统维护。
40.尽管前面结合附图通过具体实施例对本实用新型进行了说明，但是，本领域技术人员容易认识到，上述实施例仅仅是示例性的，用于说明本实用新型的原理，其并不会对本实用新型的范围造成限制，本领域技术人员可以对上述实施例进行各种组合、修改和等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围。