飞秒激光诱导周期极化铌酸锂波导结构及其倍频特性

由于铌酸锂晶体具有高非线性、电光系数大、透光范围宽等优异特性，使得铌酸锂波导和体材料光子学器件被广泛应用于光通信和集成光学领域中。飞秒激光诱导铌酸锂波导结构，无需掩模、光刻以及复杂化学处理等工艺过程，被认为是一种新兴、高效的波导制备技术。而波导器件的实用化目标，急需克服目前波导结构对称性低、损耗大、传输模式不理想的"瓶颈"。我们提出一个全新的器件结构方案，采用紧聚焦飞秒激光诱导周期极化铌酸锂（PPLN）波导结构，并将波导器件应用于波导倍频光源。理论上确定波导制备参量与其性能之间的定量关系；研究飞秒波导倍频的特点，确定基频和倍频脉冲的时域和频域特性以及转化效率的影响因素。实验上掌握波导制备工艺，在PPLN晶体中制备出1550 nm光通信波段、传输损耗小(约0.5 dB/cm)、与光纤的耦合损耗低(约0.3 dB/端面)、单模运转的高性能掩埋式波导，并实现飞秒PPLN微结构波导倍频激光输出。

围绕激光与透明晶体材料的非线性相互作用效应，从激光诱导铌酸锂晶体波导结构的特点、形貌表征以及性能测试分析等方面展开研究，并开展了飞秒微结构波导器件的倍频特性研究，取得了一些创新性成果。1.获得了飞秒激光脉冲与铌酸锂晶体相互作用时自由电子密度的演化特性；2. 采用分步傅立叶方法对修正的非线性薛定谔方程进行了数值求解，获得了飞秒激光脉冲在铌酸锂晶体中传输的时空演化，研究了SF效应对倍频过程的影响；3.研究了宽带微结构波导倍频的特点，分析了倍频转换效率的影响因素；4.将铒镱共掺光纤激光系统对PPLN晶体进行倍频，研究了系统温度及波长调谐特性；5. 将全正色散锁模光纤光源结合与周期极化磷酸氧钛钾微结构波导结合，研究了系统温度及波长调谐特性；6. 基于多周期掺镁铌酸锂晶体的级联非线性效应，研究了飞秒脉冲的级联三次谐波产生，获得的谱宽大于目前报道的同类实验结果。