具有偏振无关光参量放大特性的矢量光束放大与产生器件

摘要

具有偏振无关光参量放大特性的矢量光束放大与产生器件：包括按不同周期极化的铌酸锂晶体（PPLN）或铌酸钾分为四部分，第一、四部分实现光参量放大，并产生闲频光，利用其周期极化结构提供的倒格矢补偿泵浦光、信号光、闲频光之间的相位失配；第二部分利用周期极化结构的倒格矢来补偿信号光极化耦合的波矢失配；第三部分倒格矢为满足闲频光的电光偏转准位相匹配过程而设计，补偿闲频光极化耦合的波矢失配，不同周期极化的铌酸锂晶体（PPLN）或铌酸钾的中间第二、三部分两部分在垂直于光传播方向的y面上加外部直流电源实现电光系数的周期性调制；本发明在全光交换、光通信领域等都有广泛的应用前景。

主权项

具有偏振无关光参量放大特性的矢量光束放大与产生器件，其特征是：包括按不同周期极化的铌酸锂晶体PPLN，所述晶体分为四部分，第一、四部分晶体实现光参量放大，并产生闲频光，利用所述晶体的周期极化结构提供的倒格矢补偿泵浦光、信号光、闲频光之间的相位失配；第二部分利用晶体的周期极化结构的倒格矢来补偿信号光极化耦合的波矢失配；第三部分晶体的倒格矢为满足闲频光的电光偏转准位相匹配过程而设计，补偿闲频光极化耦合的波矢失配；中间第二和第三两部分晶体为不同周期极化铌酸锂晶体PPLN，所述两部分晶体在垂直于光传播方向的y面上加外部直流电源实现电光系数的周期性调制，设置第二部分与第三部分的周期极化铌酸锂晶体的外部直流电源电场值均为E，第二部分周期极化铌酸锂晶体周期为N₂，使在器件中传播的信号光偏振方向完全由原有方向旋转至其正交方向；而第三部分周期极化铌酸锂晶体周期为N₃，使因光参量放大而产生闲频光的偏振方向在第三部分晶体中旋转至其正交方向；为实现光参量放大，输入z偏振方向的强泵浦光至所述器件中；（1）当y偏振的信号光入射到所述晶体，在第一部分晶体能量不发生变化，在第二部分晶体由于偏振旋转，信号光偏转至z方向，经过第三部分晶体时由于波矢失配信号光不发生变化，在第四部分晶体，z偏振的信号光与z偏振的泵浦光耦合使信号光得到放大，并产生z偏振的闲频光；（2）当z偏振的信号光入射，在第一部分晶体即与z偏振的泵浦光进行光参量放大，得到一个能量放大的z偏振信号光和z偏振闲频光；而在第二部分晶体，经过放大的z偏振信号光会旋转为y偏振，第三部分晶体中z偏振的闲频光也会旋转为y偏振；此后，信号光、闲频光在第四部分晶体都不发生变化；如果第一部分和第四部分晶体的周期数相同，那么无论是y还是z偏振的信号光的放大倍数会保持一致，从而实现了偏振无关特性；利用室温脉冲外电场极化方法形成铌酸锂晶体的周期铁电畴反转；第二部分晶体利用周期极化结构的倒格矢来补偿信号光极化耦合的波矢失配；第三部分晶体的倒格矢为满足闲频光的电光偏转准位相匹配过程而设计，补偿闲频光极化耦合的波矢失配，电光偏转补偿波矢失配；信号光能量在相差数千倍的范围内变化而偏振无关特性不会消失且放大倍数几乎不变。