專利名稱:光子晶體諧振腔、光子晶體激光器及其制造方法
專利說明光子晶體諧振腔、光子晶體激光器及其制造方法 方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于光通信和激光器技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種光子晶體諧振腔、光子晶體激光器及其制造方法,具體涉及一種雙頻正交偏振光子晶體諧振腔和激光器及其制造方法。
背景技術(shù):
雙頻激光器在光波干涉測量和光學傳感等領(lǐng)域有著廣泛的應用,常用的雙頻激光器基于縱向塞曼效應的He-Ne激光器。但理論和實驗證明這種激光器頻率差不能大于3MHz。這在計量領(lǐng)域中,嚴重限制了雙頻激光干涉儀的測量速度。為了解決這個問題,有科學家在普通的駐波He-Ne激光器腔內(nèi)放入晶體石英,加入KD*P電光晶體。由于雙折射的原因,將產(chǎn)生o光和e光,且其相應的折射率不一致,從而得到頻差達幾十MHz、幾百MHz的正交偏振激光輸出。由于該類激光器都利用了雙折射效應,所以稱這類激光器為雙折射雙頻激光器。但因為He-Ne激光器的增益帶寬的限制,此類激光器輸出最大頻差也不超過1.5GHz。為了提高測量精度和速度,幾十GHz,幾百GHz,甚至更大的超大頻差雙頻激光器成為研究熱點。
與氣體激光器相比,固體激光器的出光帶寬非常寬。為了克服He-Ne激光器的增益帶寬的限制,有人提出了一種大頻差雙折射雙頻Nd:YAG激光器,該激光器的制造方法在于,在激光二極管LD抽運Nd:YAG固體激光器的諧振腔內(nèi),插入一只集縱模選擇與縱模分裂于一體的多功能元件一晶體石英F-P標準具。因腔內(nèi)存在雙折射效應,每一激光縱模分裂為兩個相互正交的線偏振模,即o模和e模;同樣,Nd:YAG激光增益帶寬范圍內(nèi)標準具的唯一透射極大峰也一分為二,即分裂為o峰和e峰。使一個0模位于o峰的峰頂處,并使一個e模位于e峰的峰頂處,從而避免模式競爭,即可實現(xiàn)o模和e模的同時運轉(zhuǎn)。
該方法具體為將厚度為0.645mm,切割角(晶體光軸與晶體表面法線間的夾角)為10°晶體石英F-P標準具,置于腔長為40mm的Nd:YAG激光諧振腔內(nèi),通過微調(diào)標準具的傾斜角,使得o模e模避免模式競爭,獲得了雙縱模同時振蕩輸出,其頻差約為2GHz。
此方法的好處是在原有激光器加上F-P標準具即可。但是其缺點在于,在某些測量領(lǐng)域要求激光腔長很短,而腔長的不斷縮短,將使得激光器受環(huán)境溫度的影響增大,穩(wěn)定性將變差。另外該類激光器采用F-P結(jié)構(gòu),大都不是基模諧振,效率和Q值比較低。更重要的,這類激光器體積大,結(jié)構(gòu)、制備復雜和成本高是較難避免和克服的問題,這對光學器件向微型化和集成化方向發(fā)展有著很大的制約。
光子晶體是高介電常量和低介電常量介質(zhì)在空間周期性排列而成的人工材料,其晶格常量與工作光波的波長為同一數(shù)量級。如果在該周期性結(jié)構(gòu)中引入適當?shù)娜毕荩瑒t會在光子晶體的禁帶中產(chǎn)生缺陷模,形成光子晶體諧振腔。通過適當?shù)闹C振腔設(shè)計,就可以獲得尺寸十分小的激光器(微米量級甚至納米量級尺寸)和極低閾值光泵功率(微瓦功率)或無閾值的激光器。根據(jù)這個原理,有人提出了一種新型光子晶體雙色諧振腔,其制造方法在于,通過在一維光子晶體中引入特定的缺陷,通過調(diào)節(jié)缺陷層的厚度和折射率大小,精確控制輸出兩種特定波長的光,而其它波長的光無法在該光子晶體諧振腔中形成諧振場。
將該結(jié)構(gòu)作為激光器諧振腔,則可以進一步減小固體激光器的體積,而且結(jié)構(gòu)簡單,成本較低,利于集成化。由于尺寸的縮小,相應頻差將獲得較大的增大。但是將該雙色諧振腔應用于激光器中,產(chǎn)生的雙波長激光分離需要附加分離設(shè)備,不如雙正交偏振激光器那樣容易實現(xiàn)雙波長的分離。另外,該雙色諧振腔對雙波長間隔的調(diào)節(jié)需要同時調(diào)節(jié)缺陷層的厚度和折射率兩個參數(shù),方便程度不夠。更突出的問題是,該雙色激光器難以獲得兩個帶寬一致的、波長差異不大的模式,因為這樣的模式中有一個是基模,另一個是高次模。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述的現(xiàn)有的技術(shù)中存在的不足,提出一種新的雙頻正交偏振光子晶體諧振腔和激光器及其制造方法。本發(fā)明通過整合光子晶體和雙折射激光器的優(yōu)點,獲得了體積小、成本低、小頻差或大頻差、高增益、高Q值的諧振腔和激光器。
一種光子晶體諧振腔,所述光子晶體諧振腔為一維光子晶體諧振腔,其包括缺陷層,其特征在于,所述的缺陷層填充有各向異性材料。
所述的缺陷層的厚度由缺陷層中傳播的o光對應的折射率和工作波長來決定,該缺陷層的厚度為使入射光通過一維光子晶體諧振腔之后形成雙正交偏振缺陷模的厚度,所述缺陷層的厚度小于工作波長,在最佳情況下,其值為工作波長的1/4除以缺陷層介質(zhì)的折射率。
所述的光子晶體諧振腔包括低折射率介質(zhì)層、高折射率介質(zhì)層,所述的低折射率介質(zhì)層和高折射率介質(zhì)層的厚度用于保證工作波長處在光子晶體的禁帶范圍內(nèi) 所述工作波長為諧振腔的兩個諧振波長,最佳是保證其中一個諧振波長在光子晶體的禁帶區(qū)的中心,即工作波長為光子晶體的禁帶中心對應的波長。
所述的缺陷層兩邊的低折射率介質(zhì)層和高折射率介質(zhì)層的周期數(shù)為2、3、4、5、6、或7。
優(yōu)選的,周期數(shù)為2或3或4或5。
所述的各向異性材料包括單軸晶體。
單軸晶體和雙軸晶體在本發(fā)明中的作用原理相同,所述的各向異性材料也可為雙軸晶體。
一種如上所述的光子晶體諧振腔的制造方法,其特征在于,包括 確定所需的雙頻波的波長范圍,對于所需的雙頻波的工作波長,選取低折射率介質(zhì)、高折射率介質(zhì)和缺陷層介質(zhì)構(gòu)建一維光子晶體諧振腔模型結(jié)構(gòu),并使雙頻波的工作波長落在光子晶體的禁帶范圍內(nèi); 選擇低折射率介質(zhì)層和高折射率介質(zhì)層重復單元的周期數(shù); 獲取低折射率介質(zhì)的折射率、高折射率介質(zhì)折射率和缺陷層介質(zhì)的o光折射率參數(shù); 根據(jù)低折射率介質(zhì)和高折射率介質(zhì)的折射率以及工作波長確定低折射率介質(zhì)層和高折射率介質(zhì)層的厚度,保證工作波長處在禁帶范圍內(nèi); 根據(jù)缺陷層介質(zhì)的o光折射率和工作波長確定缺陷層的厚度,形成雙正交偏振缺陷模。
進一步的,所述雙頻波的波長中的一個工作波長為光子晶體的禁帶中心對應的波長。
上述方法進一步包括 通過調(diào)節(jié)光軸偏離角度獲得對雙正交偏振模頻差的調(diào)整。
一種包括如上所述的光子晶體諧振腔的光子晶體激光器,其特征在于,所述的缺陷層中的各向異性材料中還摻雜有激光增益介質(zhì),在1.55μm通信波段摻雜的最佳增益介質(zhì)為Er。
一種如上所述的光子晶體激光器的制造方法,其特征在于,包括 確定所需的雙頻波的波長范圍,對于所需的雙頻波的工作波長,選取低折射率介質(zhì)、高折射率介質(zhì)和缺陷層介質(zhì)構(gòu)建一維光子晶體諧振腔模型結(jié)構(gòu),并使雙頻波的工作波長落在光子晶體的禁帶范圍內(nèi); 選擇缺陷層兩邊的低折射率介質(zhì)層和高折射率介質(zhì)層的周期層數(shù); 獲取低折射率介質(zhì)折射率、高折射率介質(zhì)折射率和缺陷層介質(zhì)的o光折射率參數(shù); 根據(jù)低折射率介質(zhì)和高折射率介質(zhì)的折射率以及工作波長確定低折射率介質(zhì)和高折射率介質(zhì)的厚度,保證該工作波長在禁帶范圍內(nèi),所述禁帶范圍包含增益介質(zhì)的增益帶寬范圍; 根據(jù)缺陷層介質(zhì)的o光折射率和中心波長確定缺陷層的厚度,形成雙正交偏振缺陷模; 通過調(diào)節(jié)光軸偏離角度獲得對雙正交偏振模頻差的調(diào)整; 摻雜合適的增益介質(zhì); 調(diào)節(jié)摻雜的增益介質(zhì)對應的虛部值,實現(xiàn)雙正交偏振缺陷模的等增益。
進一步的,所述雙頻波的波長中的一個工作波長為光子晶體的禁帶中心對應的波長。
本發(fā)明的有益的技術(shù)效果在于, 1.在一維光子晶體中引入各向異性材料形成具有雙正交偏振缺陷模的諧振腔,通過調(diào)整光軸偏離角度可隨意得到所需要的頻差。
2.通過整合光子晶體和雙折射激光器的優(yōu)點,獲得了體積小,成本低,小頻差或大頻差的雙正交偏振光子晶體諧振腔。
3.通過調(diào)節(jié)摻雜對應的虛部值實現(xiàn)雙正交偏振缺陷模的等增益,保證了雙缺陷模能夠避免模式競爭而被同時放大,獲得高增益、高Q值的雙正交偏振激光器。
圖1為一維光子晶體諧振腔的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2為一維光子晶體諧振腔的結(jié)構(gòu)坐標系示意圖; 圖3為一維光子晶體的透射譜圖; 圖4為p光和s光對應的缺陷模波長分布隨光軸偏離x軸角度e的變化圖; 圖5為缺陷模的增益隨虛部γ的變化關(guān)系圖; 圖6為缺陷層摻雜增益介質(zhì),γE=-0.011182時,一維光子晶體的增益譜圖; 具體實施方式
本發(fā)明通過將雙折射雙頻激光器的正交偏振分裂原理應用于光子晶體中,設(shè)計出工作在通信波長1.55μm附近的微尺寸、可調(diào)諧超大頻差的雙正交偏振光子晶體激光器的諧振腔以及高增益、高Q值的可調(diào)諧的雙正交偏振激光器。
本發(fā)明的光子晶體諧振腔的結(jié)構(gòu)模型如圖1所示,一維光子晶體諧振腔模型結(jié)構(gòu)為(AB)NC(BA)N。N代表重復單元的周期數(shù),在本實施例中選取優(yōu)化值N=3,實線條狀代表低折射率介質(zhì),虛線條狀代表高折射率介質(zhì),中間的黑色實體代表缺陷層為各向異性材料介質(zhì)層,均設(shè)為無損、無色散、無磁性介質(zhì)。所述的低折射率介質(zhì)為MgO晶體,高折射率介質(zhì)為GaAs晶體,對于所需的雙頻的波長λ1和λ2,高折射率介質(zhì)參數(shù)為nb,低折射率介質(zhì)參數(shù)為na,取Lb=λc/(4nb),La=λc/(4na),這樣就保證了所述的工作波長中的λ1等于光子晶體的禁帶的中心λc,,從而得到更高的Q值和增益,且所述光子晶體的禁帶范圍包含增益介質(zhì)的增益帶寬范圍。
所述的缺陷層各向異性材料為單軸晶體,光軸如圖2所示,兩個主軸折射率分別為no,ne,Ld=λc/(4no),從而保證了光波經(jīng)過缺陷層后形成雙正交偏振缺陷模。
經(jīng)測量得到MgO晶體和GaAs晶體的折射率參數(shù)如下na=1.735,nb=4.02,當工作波長λc=1.55μm時,La=λc/(4na)=0.2233μm,Lb=λc/(4nb)=0.0964μm。所述的缺陷層單軸晶體為Ca5(PO4)3Cl晶體,其中no=1.65,ne=1.647,缺陷層寬度Ld=λc/(4no)=0.2348μm。
在制作該光子晶體諧振腔時,選取低折射率介質(zhì)MgO晶體、高折射率介質(zhì)GaAs晶體和缺陷層介質(zhì)Ca5(PO4)3Cl晶體制作一維光子晶體諧振腔模型結(jié)構(gòu); 選擇低折射率介質(zhì)和高折射率介質(zhì)重復單元的周期數(shù)為3。
獲取低折射率介質(zhì)、高折射率介質(zhì)折射率參數(shù)分別為1.735和4.02; 對于所需的雙頻波波長λ1和λ2,選取其中的一個波長λ1=λc=1.55μm; 根據(jù)MgO晶體和GaAs晶體的折射率參數(shù)以及λ1=1.55μm確定低MgO晶體和GaAs晶體的厚度分別為0.2233μm和0.0964μm,保證該工作波長1.55μm處在光子晶體的禁帶中心,且光子晶體的禁帶范圍包含增益介質(zhì)的增益帶寬范圍。
對光進行分解,分解成o光和e光,如圖2所示。測定Ca5(PO4)3Cl晶體o光折射率為1.65,Ca5(PO4)3Cl晶體e光的折射率為1.647; 根據(jù)Ca5(PO4)3Cl晶體的o光折射率1.65和λ1=λc=1.55μm確定Ca5(PO4)3Cl晶體寬度為0.2348μm,形成雙正交偏振缺陷模。
本發(fā)明還提供了一種雙頻正交偏振光子晶體激光器,所述的光子晶體激光器包括如上所述的光子晶體諧振腔,還包括增益介質(zhì),所述的增益介質(zhì)摻雜在單軸晶體Ca5(PO4)3Cl中,所述的增益介質(zhì)為Er,通過調(diào)節(jié)光軸偏離角度獲得最大頻差間隔和隨意需要的頻差,通過在單軸晶體中摻雜合適濃度的增益介質(zhì)Er,獲得雙正交偏振缺陷模同等的增益。其制造方法步驟具體如下 確定λ1=λc=1.55μm,選取低折射率介質(zhì)MgO晶體和高折射率介質(zhì)GaAs晶體,其折射率分別為na=1.735,nb=4.02,低折射率介質(zhì)層的厚度La=λc/(4na)=0.2233μm,低折射率介質(zhì)層的厚度Lb=λc/(4nb)=0.0964μm。從而保證,1.55μm處在光子晶體的禁帶范圍的中心,所述的光子晶體的禁帶范圍包含Er的增益帶寬范圍1.45μm~1.65μm。
由實際需要頻差確定光軸偏離角度θ,從而得到我們所需要的頻差。θ調(diào)節(jié)范圍為0°~90°本發(fā)明方案取θ=0,波長間隔Δλ=0.0016μm,對應的頻率間隔Δν=199.8GHz,為最大值(在θ=90°時頻差為0,為最小值)。
選取合適的摻雜,也就是增益虛部值γE,從而保證兩正交偏振模避免模式競爭而能夠同時諧振。本發(fā)明的等增益虛部值γE=-0.011182,等增益虛部調(diào)節(jié)范圍Δγ=1.0164×10-6,等增益值GE=6.0649×105,等增益處缺陷模的QE=6.7947×104。
本發(fā)明還對正交偏振模式分裂、雙正交偏振缺陷模頻差的調(diào)節(jié)以及雙正交偏振模式的等增益實現(xiàn)進行了研究 主軸坐標如圖2所示,入射光以偏離x軸45°的偏振角垂直入射,即θ0=0,is=ip=0.5。
通過計算可以得到其透射譜如圖3所示,Ts代表s光的透射譜,Tp代表p光的透射譜,在計算中將光分解成p光(偏振方向在xoz平面,對應于各項異性介質(zhì)中的傳播的e光)和s光(偏振方向在y軸方向,對應于各項異性介質(zhì)中傳播的o光)。
由圖3可以看出有上述結(jié)構(gòu)形成了兩個缺陷模,且其偏振相互正交。產(chǎn)生兩個相互正交偏振缺陷模的原因是,缺陷層是單軸各向異性晶體,其對不同偏振方向的光波的折射率不一樣。該結(jié)構(gòu)相當于同時存在有兩種不同的缺陷,一種缺陷層的折射率是o光的折射率,其對應于偏振方向為y軸的光波(也就是s光);另一種的缺陷層對應的折射率是e光的折射率,其對應于偏振方向為xoz平面上的光波(也就是p光)。由于相當于有兩種缺陷層同時存在,所以形成了兩個缺陷模。因為e光對應的折射率小于o光對應的折射率,由微擾法可以很容易知道e光對應的缺陷摸波長小于o光對應的缺陷摸的波長。如果把這種結(jié)構(gòu)應用在激光器諧振腔中,就可以同時獲得互為正交偏振的兩個不同波長的缺陷模。
在實際工作中,往往需要獲得不同波長間隔的缺陷模,比如說在微小位移測量過程中,往往需要兩種不同頻率的光,在不同的情況下所需要的頻率差也不一樣。根據(jù)各向異性介質(zhì)的特點,可以通過改變光軸的取向使介質(zhì)的介電張量發(fā)生改變,進而改變o光和e光對應的折射率,最終使得缺陷模間隔發(fā)生變化。
如圖2所示的坐標系,初始光軸處在x軸方向,繞y軸旋轉(zhuǎn)光軸,順時針旋轉(zhuǎn)角度為正,逆時針為負。根據(jù)結(jié)構(gòu)的對稱性,畫出光軸順時針偏離x軸方向時,其它參數(shù)與圖3相同,兩正交偏振的缺陷模波長分布隨偏離角度θ的變化如圖4所示。
由圖4可以看出s光對應的缺陷模波長λs一直處在1.55μm處,而e光對應的缺陷模波長λp隨著θ的增大越來越靠近λs,最終在90°的時候與o光對應的缺陷模完全重合。其中最大的頻差間隔在θ=0處,波長間隔為Δλ=0.0016μm,對應的頻率間隔為Δν=199.8GHz。最小的頻差間隔在θ=90°處,兩正交模重合,間隔為0。所以只需要通過改變光軸偏離的角度來實現(xiàn)對兩正交偏振模的波長間隔的調(diào)整。
在激光器中,模式競爭是一個普遍存在的現(xiàn)象。若雙正交偏振缺陷模不具有同等的增益,則很難保證雙正交偏振模在激光其中同時諧振。本發(fā)明研究了在各向異性介質(zhì)中摻雜了增益介質(zhì)Er的情況。在波長1.55μm附近,Er的自發(fā)輻射譜近似與波長無關(guān)。因為本發(fā)明的研究的波長范圍處在1.55μm附近,所以本發(fā)明不考慮增益隨波長的變化,攙雜增益介質(zhì)的方式是在各項異性介質(zhì)中的ne,no都加了一個相同的虛部i·γ。通過研究發(fā)現(xiàn),兩缺陷模對應的增益并不是隨著γ單調(diào)變化,而是存在極大值,極值點的γ值分別是γp=-0.01116214,γs=-0.01120280,如圖5所示,其中Gs和Gp分別對應s光和p光對應缺陷模的增益。
在該圖重復單元的周期數(shù)取N=3,考慮光垂直入射,其它參數(shù)保持不變計算得到的增益隨虛部的變化關(guān)系圖。由圖5可以知道,兩個互為正交偏振的缺陷模的G-γ圖存在交點。因此,如果取圖中兩曲線的交點γE=-0.011182,兩個缺陷模將獲得同等的增益。本發(fā)明選取該γ值,其它參數(shù)與圖3一樣,計算其增益譜,得到圖6,圖6為缺陷層摻雜增益(激活)介質(zhì),γE=-0.011182時,一維光子晶體的增益譜圖,其中G代表p光和s光的增益總和,Gs代表s光的透射率,Gp代表p光的透射率。
由圖6可以看出,兩缺陷模獲得同等的增益。因此在光子晶體激光器中,通過選取恰當?shù)奶摬恐?,即選擇合適的摻雜濃度,將可以實現(xiàn)雙缺陷模等增益,從而有效地避免因模式競爭帶來的兩個缺陷模無法共存的情況。當然,同樣利用這特性可以通過改變攙雜度實現(xiàn)對某一偏振的缺陷模進行抑制。在實際情況中,兩缺陷模增益允許有一定的差異也可避免發(fā)生模式競爭。取等增益處的增益和虛部為GE和γE,假如兩缺陷模在激光器中同時諧振,增益允許的差異為Ge-Go≤α□GE,則滿足該不等式的γ取值范圍我們定義為γ調(diào)節(jié)范圍Δγ。取α=0.1,經(jīng)計算,在上述結(jié)構(gòu)參數(shù)中等增益虛部值γE=-0.011182,等增益虛部調(diào)節(jié)范圍Δγ=1.0164×10-6,等增益值GE=6.0649×105,等增益處缺陷模的QE=6.7947×104。
本發(fā)明雖然只研究了1.55μm附近的通信波長,但是本發(fā)明的主要原理是在光子晶體中引入各向異性材料形成雙偏振缺陷模的諧振腔,通過調(diào)整光軸與x軸角度實現(xiàn)雙頻模差的調(diào)節(jié),通過調(diào)節(jié)摻雜對應的虛部值實現(xiàn)雙偏振缺陷模的等增益,工作波長和各介質(zhì)層的折射率決定了各介質(zhì)層的厚度,所以本發(fā)明的保護范圍不應僅僅局限于上述實施例給的一維光子晶體諧振腔和光子晶體激光器的模型,只要屬于本發(fā)明的構(gòu)思均應在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光子晶體諧振腔,所述光子晶體諧振腔為一維光子晶體諧振腔,其包括缺陷層,其特征在于,所述的缺陷層填充有各向異性材料,所述缺陷層的厚度值滿足工作光波在所述光子晶體諧振腔中形成雙正交偏振缺陷模。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體諧振腔,其特征在于,進一步的,所述缺陷層的厚度小于工作波長,并且該缺陷層的厚度與缺陷層介質(zhì)折射率的乘積為工作波長其中之一的1/4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體諧振腔,其特征在于,所述的光子晶體諧振腔還包括低折射率介質(zhì)層、高折射率介質(zhì)層,所述的低折射率介質(zhì)層和高折射率介質(zhì)層的厚度用于保證工作波長位于禁帶范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光子晶體諧振腔,其特征在于,所述工作波長為諧振腔的兩個諧振波長,其中一個諧振波長為禁帶區(qū)中心對應的波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光子晶體諧振腔,其特征在于,所述的缺陷層兩邊的低折射率介質(zhì)層和高折射率介質(zhì)層的周期層數(shù)為2、3、4、5、6或7。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體諧振腔,其特征在于,所述的各向異性材料包括單軸晶體。
7、一種如權(quán)利要求1-6任一所述的光子晶體諧振腔的制造方法,其特征在于,包括
確定所需的雙頻波的波長范圍,對于所需的雙頻波的工作波長,選取低折射率介質(zhì)、高折射率介質(zhì)和缺陷層介質(zhì)構(gòu)建一維光子晶體諧振腔模型結(jié)構(gòu),并使雙頻波的工作波長落在光子晶體的禁帶范圍內(nèi);
選擇低折射率介質(zhì)層和高折射率介質(zhì)層重復單元的周期數(shù);
獲取低折射率介質(zhì)的折射率、高折射率介質(zhì)折射率和缺陷層介質(zhì)的o光折射率參數(shù);
根據(jù)低折射率介質(zhì)和高折射率介質(zhì)的折射率以及工作波長確定低折射率介質(zhì)層和高折射率介質(zhì)層的厚度,保證工作波長處在禁帶范圍內(nèi);
根據(jù)缺陷層介質(zhì)的o光折射率和工作波長確定缺陷層的厚度,形成雙正交偏振缺陷模。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光子晶體諧振腔的制造方法,其特征在于,進一步包括
通過調(diào)節(jié)光軸偏離角度獲得對雙正交偏振模頻差的調(diào)整。
9.一種包括如權(quán)利要求1-6任一所述的光子晶體諧振腔的光子晶體激光器,所述的缺陷層中的各向異性材料中還摻雜有激光增益介質(zhì),其特征在于,在1.55μm通信波段摻雜的增益介質(zhì)為Er。
10.一種如權(quán)利要求9所述的光子晶體激光器的制造方法,其特征在于,包括
確定所需的雙頻波的波長范圍,對于所需的雙頻波的工作波長,選取低折射率介質(zhì)、高折射率介質(zhì)和缺陷層介質(zhì)構(gòu)建一維光子晶體諧振腔模型結(jié)構(gòu),并使雙頻波的工作波長落在光子晶體的禁帶范圍內(nèi);
選擇缺陷層兩邊的低折射率介質(zhì)層和高折射率介質(zhì)層的周期層數(shù);
獲取低折射率介質(zhì)折射率、高折射率介質(zhì)折射率和缺陷層介質(zhì)的o光折射率參數(shù);
根據(jù)低折射率介質(zhì)和高折射率介質(zhì)的折射率以及工作波長確定低折射率介質(zhì)和高折射率介質(zhì)的厚度,保證該工作波長在禁帶范圍內(nèi),所述禁帶范圍包含增益介質(zhì)的增益帶寬范圍;
根據(jù)缺陷層介質(zhì)的o光折射率和中心波長確定缺陷層的厚度,形成雙正交偏振缺陷模;
通過調(diào)節(jié)光軸偏離角度獲得對雙正交偏振模頻差的調(diào)整;
摻雜合適的增益介質(zhì);
調(diào)節(jié)摻雜的增益介質(zhì)對應的虛部值,實現(xiàn)雙正交偏振缺陷模的等增益。
全文摘要
本發(fā)明屬于光通信和激光器技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種光子晶體諧振腔、光子晶體激光器及其制造方法,具體涉及一種雙頻正交偏振光子晶體諧振腔和激光器及其制造方法。本發(fā)明提出了一種光子晶體諧振腔為一維光子晶體諧振腔,其包括缺陷層,其特征在于,所述的缺陷層填充有各向異性材料。優(yōu)選的所述各項異性材料為單軸晶體。本發(fā)明還提供一種光子晶體激光器,所述的光子晶體激光器包括上述所述的光子晶體諧振腔,還包括增益介質(zhì)Er。本發(fā)明通過整合光子晶體和雙折射激光器的優(yōu)點,獲得了體積小、成本低、小頻差或大頻差、高增益、高Q值的諧振腔和激光器。
文檔編號H01S3/16GK101572377SQ20091010764
公開日2009年11月4日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者歐陽征標, 曹恩文 申請人:深圳大學