[发明专利]一种用于产生光学频率梳的片上硫系微环谐振腔

说明书

本发明公开了一种用于产生光学频率梳的片上硫系微环谐振腔，包括纤芯、上包层和下包层，所述纤芯置于下包层上，所述上包层将纤芯覆盖并与下包层连接，所述纤芯采用硫系材料制成，所述上包层和下包层采用折射率低于2.1的材料制成。通过使用本发明，可以产生一种低功耗、高稳定性的片上光学频率梳。本发明作为一种用于产生光学频率梳的片上硫系微环谐振腔，可广泛应用于光学频率梳领域。

技术领域

本发明涉及光学频率梳领域，尤其涉及一种用于产生光学频率梳的片上硫系微环谐振腔。

背景技术

光学频率梳由一系列等间隔且相位锁定的光频率组成，其在光谱上表现为梳状光谱，时域上表现为具有飞秒量级时间宽度的电磁场震荡包络，光学频率梳技术是激光技术领域一项具有重大意义的突破。光学频率梳因其在频率和时间上高精度、高分辨率和高精准性的优点，在光学原子钟、化学探测、相干光通信、光学雷达测距等领域都有着极其重要的应用。目前，光学频率梳光源的实现主要是以下三种类型：一是基于锁模激光器实现的光学频率梳，二是基于电光调制技术的光学频率梳，三是基于微谐振腔的克尔光学频率梳。其中基于微谐振腔的光学频率梳由光学谐振微腔的克尔非线性产生，具有极小的体积和功耗，是有希望真正实现芯片级集成化光学频率梳的技术。

近年来，各国科研单位投入大量的资金和人力开发片上集成光频梳产生平台，目前已成功实现片上集成光频梳产生的平台包括氧化硅、硅、氮化硅、改性氧化硅(Hydex)、氮化铝、铝镓砷等。由于基于微谐振腔的光学频率梳产生依赖于克尔非线性效应，非线性越高光学频率梳产生所需的功耗就越低，所以高非线性材料是片上集成光学频率梳产生的理想基质材料。然而，在上述高非线性材料中(硅和铝镓砷)，硅由于双光子吸收引入的载流子效应而在通信波段具有较大损耗，同时硅和铝镓砷都具有较强的热光效应，不利于光学频率梳的稳定以及难以获得孤子光频梳。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于产生光学频率梳的片上硫系微环谐振腔，以达到产生低功耗、高稳定性的片上光学频率梳。

本发明提供一种用于产生光学频率梳的片上硫系微环谐振腔，包括纤芯、上包层和下包层，所述纤芯置于下包层上，所述上包层将纤芯覆盖并与下包层连接，所述纤芯采用硫系材料制成，所述上包层和下包层采用折射率低于2.1的材料制成。

进一步，所述纤芯的宽度范围为600nm～3000nm，所述纤芯的高度范围为500nm～1000nm。

进一步，所述纤芯包括微环波导和耦合直波导，所述微环波导形状为圆环状，所述耦合直波导形状为长方体。

进一步，所述下包层上还设有基底片，所述基底片与微环波导和耦合直波导连接。

进一步，所述基底片包括但不限于硅片、蓝宝石片和二氧化硅片。

进一步，所述微环波导的半径为20μm～500μm。

进一步，所述上包层采用的材料包括但不限于二氧化硅和环氧树脂，所述下包层采用的材料包括但不限于二氧化硅和氟化镁。

本发明的有益效果是：通过采用具有高非线性系数的硫系材料制作纤芯，使得产生的光学频率梳所需的泵浦功率低，在通信波段具有可以忽略的双光子吸收，较弱的热光效应，利于光学频率梳的稳定和孤子频率梳的实现，通过调节微环波导的尺寸，以实现非线性和色散的灵活调控。

附图说明

图1是本发明具体实施例一种用于产生光学频率梳的片上硫系微环谐振腔的三维结构示意图；

图2是本发明具体实施例一种用于产生光学频率梳的片上硫系微环谐振腔的主视图；

图3是本发明具体实施例一种微环波导宽度固定，高度变化时的色散计算仿真结果图；

图4是本发明具体实施例一种微环波导高度固定，宽度变化时的色散计算仿真结果图；