一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法

文档序号:8445024阅读:429来源:国知局
一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法,属于光电子器件制备的技术领域。
【背景技术】
[0002]辑离子惨杂银酸钮晶体(Er-doped lithium n1bate,或简写为Er = LiNbO3晶体)具有优良的激光特性,可以在光纤通信最小损耗的第三个窗口 1530nm波长附近产生激光,还可以进行光放大;另一方面,铒掺杂LiNbO^ae体材料可以在集成光学中制备有源器件和无源器件,例如如光放大器、激光器、耦合器、滤波器和调制器等,对于集成光学有重要意义。
[0003]光波导是一种被低折射率介质包裹的高折射率结构。它是集成光学的最基本元件,用于限制和引导光信号的传输。基于光波导结构可以制备多种有源器件,例如光放大器和激光器。与传统的光放大器、激光器相比,光波导结构可以更好的对光进行限制,由于光波导的横截面很小,达微米量级,光波导内的能量密度更高,因此可以实现更高的能量转换效率、降低激光阈值。到目前为止,还没有利用Er: LiNbO3晶体光波导制备光放大器的报道。

【发明内容】

[0004]针对现有技术的不足,本发明提供一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法,包括步骤如下:
[0007]I)对铒离子掺杂铌酸锂晶体的待加工面进行光学抛光,所述待加工面与所述铒离子掺杂铌酸锂晶体的c轴垂直;
[0008]2)利用离子束加速器发出磷离子,对铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面轰击,在铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面形成平面光波导;
[0009]3)在所述平面光波导的表面加工脊型光波导;
[0010]4)将垂直于脊型光波导的两个端面进行光学抛光,分别作为出射端面和入射端面;
[0011]5)对出射端面进行光学镀膜,所述光学镀膜对波长范围为1.53?1.57 μ m的信号光高透、对波长范围为800nm?815nm的泵浦光高反;
[0012]6)使用入射光纤将信号光及泵浦光同时耦合到所述脊型光波导内;
[0013]7)透过出射端面及光学镀膜,将出射光耦合到出射光纤内。
[0014]根据本发明优选的,在所述步骤I)还包括去除抛光后的铒离子掺杂铌酸锂晶体的表面杂质。
[0015]根据本发明优选的,在所述步骤2)中,在铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面形成平面光波导的厚度为3-10 μm。
[0016]根据本发明优选的,在所述步骤3)中,加工脊型光波导包括:在所述平面光波导的表面切割两条平行的凹槽,所述凹槽的深度为20?40 μ m、宽度为80?200 μ m ;所述两条凹槽的间隔为10?30 μ??,形成一个宽度为10?30 μ m的脊型光波导。
[0017]根据本发明优选的,所述步骤2)中,所述磷离子的能量为8?12MeV,剂量为3?8 X 10151ns/cm2。
[0018]本发明的优势在于:
[0019]本发明利用铒掺杂铌酸锂作为增益介质;使用磷离子辐照的方法,在铒掺杂铌酸锂晶体表面,制作光波导结构;对该光波导的两个端面进行镀膜处理,选择特定波长对光信号进行放大;同时将泵浦光与信号光耦合进光波导内,实现光信号放大。
【附图说明】
[0020]图1为本发明所述制备方法的工艺流程图;
[0021]图2是本发明所述脊型光波导的制备示意图;
[0022]在图2中:1、磷离子束;2、平面光波导;3、铒离子掺杂铌酸锂晶体;4.金刚石切割刀片;5、凹槽;6、脊型光波导;
[0023]图3是本发明所制备的铒掺杂铌酸锂晶体光波导光放大器的工作示意图;
[0024]在图3中:6、脊型光波导;7、入射光纤,8.出射光纤,9.光学镀膜。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明,但不限于此。
[0026]实施例1、
[0027]一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法,包括步骤如下:
[0028]I)对铒离子掺杂铌酸锂晶体3的待加工面进行光学抛光,所述待加工面与所述铒离子掺杂铌酸锂晶体3的c轴垂直;
[0029]2)利用离子束加速器发出磷离子,对铒离子掺杂铌酸锂晶体3的抛光面轰击,在铒离子掺杂铌酸锂晶体3的抛光面形成平面光波导2 ;
[0030]3)在所述平面光波导2的表面加工脊型光波导6 ;
[0031]4)将垂直于脊型光波导6的两个端面进行光学抛光,分别作为出射端面和入射端面;
[0032]5)对出射端面进行光学镀膜,所述光学镀膜9对波长范围为1.53?1.57 μ m的信号光高透、对波长范围为800nm?815nm的泵浦光高反;
[0033]6)使用入射光纤7将信号光及泵浦光同时耦合到所述脊型光波导6内;
[0034]7)透过出射端面及光学镀膜9,将出射光耦合到出射光纤8内。
[0035]在所述步骤I)还包括去除抛光后的铒离子掺杂铌酸锂晶体的表面杂质。
[0036]在所述步骤2)中,在铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面形成平面光波导的厚度为3-10 μm0
[0037]在所述步骤3)中,加工脊型光波导包括:在所述平面光波导的表面切割两条平行的凹槽,所述凹槽的深度为20?40 μ m、宽度为80?200 μ m ;所述两条凹槽的间隔为10?30 μ m,形成一个宽度为10?30 μ m的脊型光波导。
[0038]所述步骤2)中,所述磷离子的能量为8?12MeV,剂量为3?8 X 10151ns/cm2。
[0039]实施例2、
[0040]如实施例1所述的一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法,其区别在于,
[0041]所述步骤2)中,所述磷离子的能量为lOMeV,剂量为6X 10151ns/cm2。
[0042]在所述步骤3)中,加工脊型光波导包括:在所述平面光波导的表面切割两条平行的凹槽,所述凹槽的深度为30 μ m、宽度为200 μ m ;所述两条凹槽的间隔为30 μ m,形成一个宽度为30 μ m的脊型光波导。
[0043]在所述步骤5)中,对出射端面进行光学镀膜,所述光学镀膜对波长范围为
1.55 μ m的信号光高透、对波长范围为810nm的泵浦光高反。
【主权项】
1.一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法,其特征在于,该方法包括步骤如下: 1)对铒离子掺杂铌酸锂晶体的待加工面进行光学抛光,所述待加工面与所述铒离子掺杂铌酸锂晶体的C轴垂直; 2)利用离子束加速器发出磷离子,对铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面轰击,在铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面形成平面光波导; 3)在所述平面光波导的表面加工脊型光波导; 4)将垂直于脊型光波导的两个端面进行光学抛光,分别作为出射端面和入射端面; 5)对出射端面进行光学镀膜,所述光学镀膜对波长范围为1.53?1.57 μ m的信号光高透、对波长范围为800nm?815nm的泵浦光高反; 6)使用入射光纤将信号光及泵浦光同时耦合到所述脊型光波导内; 7)透过出射端面及光学镀膜,将出射光耦合到出射光纤内。
2.根据权利要求1所述的一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法,其特征在于,在所述步骤I)还包括去除抛光后的铒离子掺杂铌酸锂晶体的表面杂质。
3.根据权利要求1所述的一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法,其特征在于,在所述步骤2)中,在铒离子掺杂铌酸锂晶体的抛光面形成平面光波导的厚度为3-10 μπι。
4.根据权利要求1所述的一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法,其特征在于,在所述步骤3)中,加工脊型光波导包括:在所述平面光波导的表面切割两条平行的凹槽,所述凹槽的深度为20?40 μm、宽度为80?200 μm ;所述两条凹槽的间隔为10?30 μπι,形成一个宽度为10?30 μ m的脊型光波导。
5.根据权利要求1所述的一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中,所述磷离子的能量为8?12MeV,剂量为3?8X 10151ns/cm2。
【专利摘要】一种铒掺杂铌酸锂光波导放大器的制备方法,利用铒掺杂铌酸锂作为增益介质;使用磷离子辐照的方法,在铒掺杂铌酸锂晶体表面,制作光波导结构;对该光波导的两个端面进行镀膜处理,选择特定波长对光信号进行放大;同时将泵浦光与信号光耦合进光波导内,实现光信号放大。
【IPC分类】H01S3-0915, H01S3-16, G02F1-39
【公开号】CN104765219
【申请号】CN201510161305
【发明人】谭杨, 陈 峰
【申请人】山东大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月7日
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