專利名稱：波長轉換方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是1991年4月25日遞交的91102591。X號申請的分案申請，該原申請的名稱為“波長轉換方法及其光學制品”本發(fā)明涉及光學制品，更具體地涉及用于波長轉換的光學制品。
在通信，光存儲器及其它應用中使用光學系統(tǒng)的優(yōu)點刺激了對具有高非線性度，良好的光學性質，以及能夠進行周相匹配以增加入射激光的頻率的光學介質的探索。在這種系統(tǒng)的設計中經(jīng)常遇到的問題是高效地生成具有特別適用于這種系統(tǒng)中的波長的光波。例如，雖然高效的紅外波激光生成是通?？梢岳玫?，但某些具有較短波長的更適用的波的直接生成則通常是相當困難的。
提供具有更理想的波長的波的一種方法是波長轉換，從而包含一種光介質的制品被用來至少部分地將入射到該介質的光波轉換成具有不同波長的出射光波。經(jīng)常使用的波長轉換過程包含二次諧波的生成，其中所生成的波的頻率是入射波的兩倍。在典型的方法中，入射光波被導經(jīng)一種介質(例如，一種無機非線性晶體)在其中通過介質與光波的交互作用生成具有對應于入射光波的波長的二次諧波波長的光波并從該介質中出射。
典型地，在用于波長轉換的光學制品中，適當波長的波是在介質的長度上生成的。在設計這種制品中眾所周知的是除非設置了用于抑制沿介質長度各點上生成的波之間的破壞性干涉的裝置，諸如二次諧波生成這些波長轉換方式的效率可能嚴重地受到限制。因而，通常有必要采用某種技術來控制這種破壞性干涉的影響。
以更為理論性些的名詞，波長轉換系統(tǒng)一般可以根據(jù)一個傳播常數(shù)K來對該轉換介質中的交互作用的各光波進行論述。為了說明這一目的，每一光波的K可定義為等于2πn/λ，這里n為介質的折射率而λ則為波的波長。鑒于傳播常數(shù)與波長之間的倒數(shù)關系，以及不同頻率的光波可以具有不同的折射率這一事實，在轉換介質中的各相互作用的光波的傳播常數(shù)清楚地可以是不同的。
一般地，對于波長轉換，交互作用入射波的頻率之和等于交互作用所生成的波的頻率之和。為了使介質中生成的波之間的破壞性干涉最小化，一般認為交互作用入射波的傳播常數(shù)之和也緊密地逼近交互作用所生成的波的傳播常數(shù)之和是理想的。換言之，對于包含在波長轉換中的光波，介質中入射波的總傳播常數(shù)與介質中所生成的波的總傳播常數(shù)之間的差(即，該介質的ΔK)接近零，被認為對于高效波長轉換是理想的。將一個波長轉換系統(tǒng)調整到ΔK接近零的狀態(tài)稱作周相匹配。
一種特定介質的波長轉換系統(tǒng)中具有一定意義的一個光學參數(shù)是粘著長度，coh，它一般定義為2π/ΔK。對于ΔK接近零的狀態(tài)，明顯地，其對應的coh是相對地大的。
在一個晶體系統(tǒng)中包含三條光束的非線性交互作用的一種正常的周相匹配過程中，其中各自具有頻率ω1與ω2以及各自的波長λ1與λ2的入射光波的兩條光束被引導通過具有作為光波頻率的函數(shù)而變化的折射率n(ω)的一種介質(例如，一個晶體或者一種復合物)以生成具有頻率ω3及波長λ3的光波，對各波束所定義的波束傳播常數(shù)K為等于2πn(ω)/λ，而該光學介質的ΔK則由下列關系式表示ΔK=2πn(ω3)λ3-2πn(ω2)λ2-2πn(ω1)λ1]]>最大輸出亮度出現(xiàn)在當周相系統(tǒng)匹配的狀態(tài)(即，ΔK為零)下的一個系統(tǒng)中。周相匹配系統(tǒng)的輸出亮度一般與h成比例地增加，即光學介質(例如，晶)的長度h的平方。
對于二次諧波生長系統(tǒng)，頻率ω1與ω2取為相等的并為頻率ω2的一半。相應地，波長λ1與λ2是波長λ3的兩倍而二次諧波生成系統(tǒng)的ΔK可以按照上面的例子以下述關系式表示ΔK=2πλ3(n(ω3)-n(ω1))]]>這種二次諧波生成系統(tǒng)的粘著長度從而可用下列關系式表示coh=λ3n(ω3)-n(ω1)=0.5λ1n(ω3)-n(ω1)]]>波長轉換系統(tǒng)的另一個例子包括從一個波長為λ4的單一輸入波生成波長為λ5與λ6的兩個波。
已經(jīng)為達到高效的周相匹配論證或提出過若干技術。(可參見，例如，F(xiàn).A.Hopf等，應用古典電動力學，卷II，非線性光學，John Wiley &Sons，1986，29-56頁)它們中最常用的是使用在諸如二次諧波生成以及和與差頻生成等幾乎所有當前應用中的角度與溫度調整技術。在諸如單晶體這樣的大塊材料的角度調整中，對該晶體相對于入射光的朝向進行調整以達到周相匹配。一般認為這一技術可適用于波導結構中，由于它們的設計性質，它們必須朝向相對于入射波的一個特定方向。溫度調整取決于材料的重折率的溫度依賴性，它既可用于波導也可用于大塊材料。然而，對于許多重折率的溫度依賴性大的材料而言，雖然對這些材料中的波導進行溫度調整是可能的，但必須提供高度的溫度控制(例如，+/-1℃)。在重折率的溫度依賴性小的光學材料中(例如，KTiOPO4)，雖然不必要高度的溫度控制，但波導可能進行溫度調整的波長范圍卻是小的。
使用折射率的周期性變化來校正ΔK不等于零這一事實的二次諧波生成的周相匹配可以通過使得反射的光束是周相匹配的這樣一種方法來反射回基本波束與二次諧波束來實現(xiàn)(見，例如，S.Somekh“周期性薄膜中的周相可互換非線性光學交互作用”，應用物理通訊，21，140(1972))。以上述方法，二次諧波輸出亮度隨所用材料的長度的平方增加。然而，在實踐中，這一方法的總的效率甚至比上面討論的方法還要低。
最近，J.Bierlein等開創(chuàng)了一種特別有用的波長轉換技術，這一方法包括引導要進行波長轉換的入射光波通過一系列對準的光學材料部件來進行波長轉換，所述部件是這樣選擇的使得部件系列中各部件在對準方向上的長度與這一部件的ΔK的乘積之和接近于零，并且各部件的長度小于其粘著長度；其中或者至少一種所述材料是光學非線性的或者在波長轉換中鄰接于所述系列提供一層非線性光學材料，或者兩者兼而有之。這一技術是以波長轉換可以通過使用一系列光學材料部件來完成這一發(fā)現(xiàn)為基礎的，其中對折射率與部件長度之差進行了平衡以控制通過該系列的破壞性干涉的影響，使得即使光波在單個部件中并不周相匹配它們在該系列的后端是周相匹配的(見美國專利申請第07/449，616號)。
用于波長轉換的稱作“準”周相匹配技術并包括同期性疇反相或內部反射的其它技術也已經(jīng)描述過(見J.A.Armstrong等“非線性介質中光波間的交互作用”，物理評論，127，1918(1962))。在光學波導中的準周相匹配曾經(jīng)使用通過以周期長度周期性地反轉非線性光學系數(shù)來達到周相匹配的周期性調制的LiNbO3進行過描述，使得ΔK與波導的乘積接近2Nπ，其中N是一個奇整數(shù)。使用LiNbO3的周期性疇反向通道波導由J.Wwbjorn，F(xiàn).Laurell，與G.Arvidsson在光波技術雜志，卷7，No.10，1597-1600(1989年10月)及IEEE光子學技術通訊，卷I，No.10，316-318(1989年10月)中說明。光導制造是描述為使用鈦來達到周期性疇反相，或者在LiNbO3的正C面上使用一種周期性花紋的氧化硅結合熱處理與隨后的質子交換。G.A.Magel，M.M.Fejer與R.L.Byer在應用物理通訊，56，108-110(1990)公開了具有使用激光加熱的基座生長產生的周期性交替鐵電體疇的LiNbO3晶體。這些結構生成短到407毫微米波長的光并且相對地抗對這類結構的光反射破壞。然而，這些周期性調制波導被認為是難于制造的，并且對于許多應用說來其光學破壞閾值太低。Hopf等，在上述論文中52頁上公開了非線性光學材料片，其非線性光學系數(shù)是調制在一個等于在該材料中的波的粘著長度的周期上。
在本技術中描述了其它調制波導形式，它們能夠通過使用等于粘著長度的鄰接材料的長度來給出周相匹配。然而，這些周期性調制型式可能對波導參數(shù)十分敏感，諸如波導深度及調制周期，并且對轉換說來并不是高效的。
對波長轉換形式依然存在著一種需求，要求將基本光波高效地轉換成有用的另外的波長。
本發(fā)明利用知名的KTiOMO4型材料的優(yōu)點(其中M為P或As)，諸如高非線性度與抗破壞性，以及準周相匹配，及提供改變非線性光學系數(shù)(即，“d”)的符號與/或幅值以達到波長轉換。根據(jù)本發(fā)明使用一系列光學材料的部件通過準周相匹配來完成波長轉換。該部件系列是這樣特征化的使得至少一個部件的非線性光學系數(shù)是相對于至少一個相鄰接的非線性光學系數(shù)改變的；并且使得對于該系列的各部件的長度(即，hi)與ΔK(即，ΔKi)的乘積之和大致上等于2Nπ(即，∑ΔKihi≌2πN)其中N是一個非零的整數(shù)。改變非線性光學系數(shù)的一種較佳方法將至少一個部件的偏振軸相對于至少一個相鄰接的部件的偏振軸進行反向。最可取的是，至少有一個部件的非線性光學系數(shù)與至少一個相鄰接的部件的非線性光學系數(shù)之間至少具有1％的差；并且最可取的是在所述至少一個部件的表面折射率與所述至少一個相鄰接的部件的表面折射率之間具有至少大約為0.0025的差。
根據(jù)本發(fā)明提供了一種用于波長轉換的方法，包括下述步驟將用于進行波長轉換的入射光波引導通過包含一系列光學材料的對準的部件的一個單晶體，這些光學材料是選自(a)具有化學結構式K1-xRbxTiOMO4的材料，其中X是從0到1的值且M是選自由P與As構成的族，以(b)所述化學結構式的材料，其中所述化學結構式的陽離子部分地被Rb+，Tl+，Cs+中至少一種與Ba++，Sr++中至少一種以及Ca++所取代(條件是至少一個部件具有選自(b)的光學材料，且對于選自(b)的光學材料其中的X是大于0.8的，所述化學結構式的陽離子是部分地被Tl+，Cs+中的至少一種和Ba++，Sr++中的至少一種以及Ca++所取代)，所述部件是這樣選擇的使得該系列部件的各部件在對準方向上的長度(即，hi)與該部件的ΔK(即，ΔKi)的乘積之和近似等于2πN(即，∑ΔKihi≌2πN)其中N為非零整數(shù)，并且使得至少一個部件的非線性光學系數(shù)相對于至少一個相鄰接部件的非線性光學系數(shù)改變。各部件的ΔK是在該部件中波長轉換系統(tǒng)的入射波的傳播常數(shù)之和與該部件中的波長轉換系統(tǒng)的生成波的傳播常數(shù)之和的差。該方法可用于從兩束入射光中生成具有一定波長的光束。此外，該方法可以用于從一束入射光生成兩束光束。然而，該波長轉換方法的一種理想用途是用于二次諧波生成，其中，所生成的波具有入射光束的一半波長。
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于波長轉換系統(tǒng)的光學制品。該制品包括一個至少一個由單晶體組成的光學轉換段，該單晶體包含一系列對準的光學材料部件，這些材料選自(a)具有化學式K1-xRbxTiOMO4K以及(b)所述化學式的材料其中所述化學式的陽離子已部分地被Rb+，Tl+沖至少一種，以及Cs+，以及Ba++，sr++以及Ca++中至少一種所取代(條件是，至少一個部件具有選自(b)的光學材料，以及對于選自(b)的光學材料，其中的X是大于0.8的，所述化學式中的陽離子是部分地被Tl+與Cs+中至少一種以及Ba++，Sr++與Ca++中至少一種所取代)，其中，所述部件是這樣選擇的使得各部件的長度(即，hi)該部件的ΔK(即，ΔKi)的乘積之和近似等于2πN(即，∑ΔKihi≌2πN)，其中N為一個非零整數(shù)，并且至少一個部件的非線性光學系數(shù)是相對于至少一個鄰接部件的非線性光學系數(shù)改變的。
對于一個且有P個各自的長度為h1，h2，…h(huán)i，…h(huán)p的部件的段，其特征為具有在該波長轉換系統(tǒng)中各光波的一系列傳播常數(shù)K1，K2，…Ki…Kp，其中Ki＝2πni(ω)/λ，及ni(ω)與λ分別為部件中的折射率與波長，為各部件提供了一個ΔK，它對應于該部件中的波長轉換系統(tǒng)的入射波的總和傳播常數(shù)與該部件中的波長轉換系統(tǒng)的生成波的總傳播常數(shù)之差。根據(jù)本發(fā)明，各段中的部件是這樣選擇的使得該段的和ΔKihi＋ΔK2h2＋…＋ΔKihi＋…＋ΔKphp(即，hiΔKi對序列求和，即∑ΔKihi)近似等于2πN，并且至少一個部件的非線性光學系數(shù)是相對于至少一個鄰接部件的非線性光學系數(shù)改變的。
一個較佳實施例包含二次諧波生成。
本發(fā)明還提供改進的光學設備，它包括至少一個光學制品，將一個進入光波耦合進所述光學制品的裝置以及將一個射出波從所述光學制品引出的裝置，其中的改進包括使用按照本發(fā)明制成的一個光學制品。例如，按照本發(fā)明構成的通道波導可用于改進光學波導設備，它包括至少一個通道波導，用于將一個進入波耦合入所述通道波導的裝置以及將一個射出波引出所述通道波導的裝置。
本發(fā)明還提供一種用于制備一種光學制品的方法。一種用于制備具有一系列對準部件的通道波導的方法，其中至少一個部件的非線性光學系數(shù)是相對于根據(jù)本發(fā)明的一個波長轉換系統(tǒng)的至少一個鄰接部件的非光學系數(shù)改變的，這一方法包括下述步驟(1)提供給單晶體材料(具有化學式K1-xRbxTiOMO4，其中X是從0到1的值，且M為P或As)的一個Z截割基板的Z表面以一個光學地平滑的表面；(2)提供一種熔鹽，它包含選自由Rb+，Cs+與Tl+所組成的族中的陽離子以及選自由Ba++，Sa++與Ca++所組成的族中的陽離子(條件是當X大于0.8時，該熔鹽包含選自Cs+與Tl+的陽離子)當在一個選定的溫度上以選定的時間暴露于所述光學光滑表面時，這些離子的量能夠有效地提供足夠的陽離子取代以改變相對于所述基板的折射率的折射率，并且提供一個非線性光學系數(shù)，該系數(shù)是相對于該基板的非線性光學系數(shù)改變的；(3)在所述基板上作用一種掩膜材料以沿所述光學地平滑的Z表面的一部分提供對準的區(qū)域的一種花樣，這些區(qū)域是交替地用一種抗所述熔鹽的材料掩蔽和不加掩蔽的；(4)在所述選定的溫度上將所述掩蔽的基板浸在所述熔鹽中經(jīng)過所述選定的時間，借此在所述未掩蔽區(qū)域中提供陽離子取代；(5)將所述掩膜材料從所述基板上清除；以及(6)拋光所述基板以提供一個具有拋光的波導輸入與輸出面的光潔波導。在這一方法中，掩蔽與非掩蔽區(qū)的長度是這樣選擇的，使得在非掩蔽區(qū)中陽離子取代以后，提供根據(jù)本發(fā)明的一個波導，它包括至少一個光學轉換段，該段由一系列用于波長轉換的對準的光學材料部件。本發(fā)明被認為是對使用修正后的KTiOPO4單晶體生成蘭色光是特別有用的。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于波長轉換的一個裝置的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于波長轉換的一個波導的透視圖。
圖3是圖2中的波導所提供的非線性光學材料的對準部件的透視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于波長轉換的波導的另一個實施例的透視圖。
圖5是不同波導寬度的深度與折射率之間的不匹配的一種計算所得的關系的展示曲線。
圖6示出二次諧波波長與波導的周期的相互關系。
根據(jù)本發(fā)明，提供了適用于至少部分地將具有一種波長的光波變換成具有不同波長的光波的裝置。一般，在波長轉換中，入射波的頻率之和與生成波的頻率之和是相等的。從而，對于將具有頻率ω1與波長λ1的波與具有頻率ω2與波長λ2的波共同用于生成具有頻率ω3與波長λ3的波長轉換系統(tǒng)而言，ω3等于ω1與ω2之和；而對于使用具有頻率ω4與波長λ4來同時生成具有頻率ω5與波長λ5的波與具有頻率ω6與波長λ6的波的波長轉換系統(tǒng)而言，ω4等于ω5與ω6之和。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于波長轉換的方法，它包括下述步驟將用于波長轉換的入射光波引導通過包括一系列用于波長轉換的光學材料的對準的部件的一個單晶體，所述部件是這樣選擇的，使得該系列部件中各部件在對準方向上的長度與該部件的ΔK的乘積之和近似等于2Nπ其中N是一個非零整數(shù)，并且至少一個部件的非線性光學系數(shù)是相對于至少一個鄰接部件的非線性光學系數(shù)改變的。如下面要進一步討論的，各部件的ΔK是在該部件中的波長轉換系統(tǒng)的入射波的傳播常數(shù)之和與在該部件中的波長轉換系統(tǒng)的生成波的傳播常數(shù)之和的差。
在本發(fā)明中使用的晶體光學材料是具有化學式K1-xRbxTiOMO4的單晶材料，其中X為從0到1的值，而M則選自由P與As組成的族，并且所述化學式的單晶體材料，其中所述化學式的陽離子已部分地被Rb+，Tl+與Cs+中至少一種，以及Ba++，Sr++與Ca++中至少一種所取代。系列中對準的部件中至少一個必須具有所述化學式的一種光學材料，其中的陽離子已部分地被Ba++，Sr++與Ca++中至少一種所取代。為了實用目的，當使用所述化學式的材料而其中的陽離子已部分地被取代且X大約為0.80或更大時，其單價取代陽離子必須包含Cs+，Tl+或者Cs+與Tl+兩者。這些部件最好對準在晶體的Z表面上。
這一方法可用于從兩束入射光生成具有一定波長的光束。此外，這一方法可用于從一束入射光生成兩束光線。然而，該波長轉換方法的一種理想用途是用于二次諧波生成，其中的生成波的波長是入射光束的波長的一半。
本發(fā)明用于波長轉換系統(tǒng)的光學制品包括至少一個光學轉換段，它是由一個包含一系列用于波長轉換的對準的光學材料部件的單晶體組成的。這些部件較理想地對準在晶體的Z表面上。該系列可以表示為多個P個對準的光學材料鄰接部件，m1，m2，…，mi，…，mp，各具有化學式KRbxTiOMO4范圍內的一種成分以及所述化學式的陽離子已如上面所定義的被取代的成分。各部件是以在對準方向上的一個長度hi以及一個折射率ni(ω)為特征的，折射率ni(ω)是隨通過其中的光波的頻率ω變化的一個函數(shù)。各對準的部件的入射波的總和傳播常數(shù)與各對準部件的生成波的總和傳播常數(shù)之差為該部件定義一個ΔKi。根據(jù)本發(fā)明，各個所述段的部件是這樣選擇的，使得一個部件的ΔK與所述部件的在段上的長度之乘積的和(即，ΔK1h1＋ΔK2h2＋…＋ΔKihi＋…＋ΔKphi)大約等于2πN，其中N是一個非零整數(shù)；并且至少一個部件的非線性光學系數(shù)是相對于至少一個鄰接部件的非線性光學系數(shù)改變的。
根據(jù)本發(fā)明的各部件的長度與各部件的ΔK的乘積的關系是與傳統(tǒng)的折射率晶格周相匹配相同的。然而，根據(jù)本發(fā)明，各部件的長度一般可以是任何長度，只要不是零，并且符合下述條件各部件的長度hi與該部件的ΔK的乘積之和在該光學轉換段的長度上大約等于2πN即可，即，對于一個包含P個部件的光學轉換段(即，i為從1至P)，∑ΔKihi≌2πN。
所期望的是，∑ΔKihi越接近2πN越實用。然而，應當理解，光學特征與部件長度的完美平衡是難于達到的，以及本發(fā)明的優(yōu)點只有當∑ΔKihi維持在接近2πN的范圍內時才能達到即在2πN＋δ與2πN－δ之間時，其中δ小于2π/M而M則為整個波長轉換路徑上的光學轉換段的總數(shù)。設計達到這一平衡的波長轉換路徑的一種方法是去實際計算各部件的ΔK與部件長度。在這一方法中，當在整個波長轉換路徑上的各部件的ΔK與該部件的長度的乘積之和約等于2πN時，認為已經(jīng)出現(xiàn)了有利的平衡。較理想的是所述乘積的結果總和是在2πN＋1.5π/M與2πN－1.5π/M之間，而最為理想的是在2πN＋π/M與2πN－π/M之間。
作為一個實際問題，在許多情況中，由于與制備一系列用于這一發(fā)明的部件相關聯(lián)的精度限制(包括制備光學材料本身)人們可能希望確認所期望的平衡或者ΔK與部件長度已經(jīng)通過觀察在整個波長轉換路徑上的總粘著長度大于該路徑的長度得到實現(xiàn)。在某些情況中，人們可以直接從檢驗沿波長轉換路徑長度的波的弱散布中觀察總體粘著長度。
例如，在一個部件中，分別具有頻率ω1與ω2及各自的波長λ1與λ2的兩束入射光波被引導通過一種介質(例如，一個晶體或一種組合材料)(該介質具有長度hi及一個作為隨光波頻率變化的函數(shù)的折射率ni(ω))以生成具有頻率ω3與波長λ3的光波，為各波束所定義的束傳播常數(shù)等于2πn(ω)/λ，而該部件的ΔKi則由下列關系式表示ΔKi＝2πni(ω3)/λ 3－2πni(ω1)/λ1－2πni(ω2)/λ2。
根據(jù)本發(fā)明的方法，這種波長轉換系統(tǒng)的入射光波(具有頻率ω1與ω2)是被引導通過一系列這樣選擇的部件的，使得該系列的hiΔKi之和等于大約2πN，其中N是一個非零整數(shù)。使用這種波長轉換系統(tǒng)的光學制品的光學轉換段由一系列這樣選擇的部件組成，使得該系列的hiΔKi之和大約為2πN。
在二次諧波生成的情況中，ω1與ω2是相等的并各等于ω3的一半。從而，對于二次諧波生成，各部件的ΔKi可以用下列關系式表示ΔKi＝2π(n(ω3)－n(ω1))/λ3。
另一方面，在一個部件中，當一束具有頻率ω4與波長λ4的入射光波被引導通過一種具有長度hi與作為光波頻率的函數(shù)而變化的折射率ni(ω)的介質以生成兩束分別具有頻率ω5與ω6及各自的波長λ5與λ6的光波時，為各光束定義的一個束傳播常數(shù)Ki等于2πni(ω)/λ，以及該部件的一個ΔKi用下列關系式表示ΔKi＝2πni(ω6)/λ6＋2πni(ω5)/λ5－2πni(ω4)/λ4。
根據(jù)本發(fā)明的方法，這種波長轉換系統(tǒng)的入射光波(具有頻率ω4)被引導通過一系列部件，使得該系列的hiΔKi之和大約等于2πN，其中N是一個非零整數(shù)。使用這種波長轉換系統(tǒng)的光學制品的光學轉換段由一系列這樣選擇的部件組成使得該系列的hiΔKi之和大約為2πN。
在任何情況中，在該系列中的至少一個部件的非線性光學系數(shù)必須是相對于一個鄰接部件的非線性光學系數(shù)改變的。
對于本發(fā)明的某些實施例P個光學材料的部件可以用g對鄰接的光學材料部件，m1與m2，m3與m4，…，mi－1與mi，…，m2g－1與m2g(即，p＝2g)來表示其特征，各部件用對應的長度h1，h2，…，hi，…，h2g，對應的折射率，n1，n2，…，ni，…，n2g，與該波長轉換系統(tǒng)的各波長相關聯(lián)的對應的傳播常數(shù)，k1，k2，…，ki，…，kp，來表示其特征，并且這些材料是選擇這樣的，使得對于各對材料部件mi－1與mi偏振軸是反向的。
對于最大二次諧波生成，N必須等于1，每段的部件數(shù)必須等于2，各部件的長度必須等于其各自的粘著長度的一半(即，hi＝π/ΔKi與h2＝π/ΔK2)。一般，長度hi可以是各不相同的并各在0.25微米至50微米的范圍內。在實踐中，鄰接部件長度之比(即，hi－1∶hi)通常在1∶20至20∶1的范圍內。各部件的寬度可在0.2微米至50微米的范圍內，而較理想地在2微米至10微米的范圍內，各部件的深度可在0.1微米至50微米的范圍內，較理想地在1微米至20微米范圍內，最好是在2微米至10微米的范圍內。較理想的是在至少一個部件的非線性光學系數(shù)與至少一個鄰接的部件的非線性光學系數(shù)之間至少大約有1％的差；。
較理想的基板材料為具有化學式KTiOMO4的單晶體材料，其中M為P或As?；瘜W式為KTiOMO4的單晶體材料(被認為式實施本發(fā)明的一種有用的基板材料)可以通過提供具有光學性質的晶體的任何一種方法制備。晶體生長的常用方法包括水熱方法與助熔劑方法。美國專利4,305,778號公開了一種用于生長KTiOMO4單晶體的水熱方法，包括作為一種礦化溶液使用一種由選定的K2O/M2O3/(TiO2)2系統(tǒng)的三元圖的指定部分所定義的玻璃水溶液。美國專利第4,231,838公開了用于生長KTiOMO4單晶體的適用的助熔劑生長方法包括加熱選擇的初始成分，選擇為在一個三相圖的區(qū)域內所期望的晶體產品是唯一的穩(wěn)定固態(tài)，然后有控制地冷卻以結晶化所期望的產品。當應用KTiOMO4單晶體根據(jù)本發(fā)明的教導來制備光學制品時，人們可以使用水熱生長或助熔劑生長的晶體。然而，一般認為在水熱生長晶體中離子交換較為困難；從而，具有較高水平二價陽離子(例如，Ba++)的熔鹽通常更適合用于使用水熱生長的KTiOMO4晶體的離子交換。
一般，周期匹配具有兩種型式型式I，當兩個入射光波具有相同的偏振；以及型式II，當兩個入射光波具有正交的偏振。對于大塊結晶KTiOPO4，與型式II相比，型式I周期匹配給出低轉換效率。此外，僅管對于大塊結晶KTiOPO4通過型式II具有較好的轉換效率，但周期匹配只能在輸入波長大于大約1微米時才能實現(xiàn)。
利用根據(jù)本發(fā)明制成的一種光學制品，當輸入與輸出波是沿晶體的極性或C軸偏振時以及當非線性光學系數(shù)是大約兩倍于傳統(tǒng)使用型式II方法的系數(shù)時，容許型式I的周期匹配。由于二次諧波轉換效率是與非線性光學系數(shù)的平方成正比的，應用本發(fā)明將為光學制品提供四倍于傳統(tǒng)的型式II方法的效率。然而，在某些型式I的實施例中，輸入偏振是垂直于極性或C軸的而輸出偏振則是沿該極性或C軸的。此外，對于本發(fā)明的光學制品所提供的準周期匹配，在KTiPO4(350nm至4.5μm)以及在KTiOAsO4(350nm至5.5um)中整個透光度范圍上均可實現(xiàn)型式I與型式II的周期匹配。
對于波導，所設置的部件數(shù)可能取決于諸如所用的光學材料及波導長度等因素。在一個典型的5毫米長的波導中可設置大約在400個至1000個范圍內的部件。較長的波導可有多達10000個部件或更多。然而，只有兩個部件的光學轉換段所組成的制品也可以認為是在本發(fā)明的范圍內。
本發(fā)明可用于波導結構，以及混合的導向的與非導向的波系統(tǒng)。在混合系統(tǒng)中，在波傳播方向上的各非導向長度必須小于該材料中的波的散焦長度以最小化導向部件之間的發(fā)射損失。
本發(fā)明可用于改進一種光學波導裝置，該裝置包括至少一個通道波導，將一個進入光波耦合進所述通道波導的裝置以及將一個光學射出光波引導出所述通道波導的裝置。該裝置是通過在其中使用根據(jù)本發(fā)明的一個制品作為波導來進行改進的。
本發(fā)明的使用是通過參照示出圖1中的裝置(10)來展示的，其中，由激光器(12)以一種波長發(fā)射的光波可用于生成另一波長的波。透鏡(13)用于將激光器(12)所發(fā)射的光波聚焦在一個根據(jù)本發(fā)明制成的波導(14)中。波長轉換在波導(14)中發(fā)生，而一個第二透鏡(17)被設置來校準來自波導的光波。在示出的該裝置中設置了一個濾光板(18)以濾掉具有發(fā)射的入射波的波長的剩余光波，而允許在波導(14)中所生成的具有所期望的波長的光波通過。從而，例如，如果激光器(12)是用于生成波長為0.8μm的偏振光的一種TiAl2O3激光器，而波導(14)是根據(jù)本發(fā)明制成的用于使用這種入射光的二次諧波生成的，則濾光板(18)將適于允許波長為0.4μm的光波通過，而從波導中發(fā)出的校準后的光束中波長為0.8μm的光波則被濾掉。結合圖1的裝置(即，激光器(12)，波導(14)，濾光板(18)，以及透鏡(13)與(17))的設備是被視為在本發(fā)明范圍內的一種制品。當然，諸如波導(14)這樣的波導本身是被視為在本發(fā)明范圍內的制品。
本發(fā)明的一種波導的一個實施例由圖2中(20)所表示的用于二次諧波生成的波導展示。所示的波導包括一塊(22)單晶體KTiOMO4(M為P或As)，該塊具有部件(24)，(25)，(26)，(27)與(28)，全部都具有化學式為K1-xRbxTiOMO4的另一種晶體材料，其中X是從0至1的值，其中所述化學式的陽離子已部分地被Rb，Tl與Cs中至少一種以及Ba，Sr與Ca中至少一種所取代。部件(24)，(25)，(26)，(27)與(28)對準排列在制品的頂(30)與制品的底(32)之間，使得所述部件連同塊(22)與它們對準的部件構成一個波導。該波導是這樣設計的使得在工作中，光波的入射束在制品(20)的頂(30)上的部件(24)的上表面(34)處進入波導。入射束是對準的，所以光波通過部件(24)，(25)，(26)，(27)與(28)中每一個以及塊(22)中所述部件對準的部分所表示的部件，然后從塊(22)的底(32)出射。
從而，如圖3進一步展示的，圖2所實施的波導是這樣設計的，使得通過其中的光束通過若干個由塊(24)，(25)，(26)，(27)與(28)表示的由一種材料構成的部件，以及相等數(shù)目的由(23)表示的由另一種材料構成的部件，這是塊(22)中與它們對準的部分。
一種制備具有示出在圖2與3中根據(jù)本發(fā)明的型式的通道波導的方法是修正具有化學式K1-xRbXTiOMO4的單晶體基板，其中X是從0至1的值而M為P或As。使用這些基板來制造通道波導是本技術領域所熟知的，并且可參照美國專利第4,766,954號，在這里借此將其整個結合進來。在制造波導中使用的一種典型的基板是一種KTiOPO4的晶體(即，“KTP”)。
如美國專利第4,766,954中所說明的，使用基板掩蔽允許一個光學平滑表面的陽離子被選自Rb+與Cs+與Tl+中至少一種的離子所取代，并且產生相對于初始基板的折射率的表面折射率的改變。根據(jù)本發(fā)明，陽離子也部分地被選自Ba++，Sr++與Ca++中至少一種的離子所取代，并且沿用于形成所期望的通道晶體基板表面部分的區(qū)域可以是在陽離子取代過程中交替地掩蔽與非掩蔽的使得造成的通道是由一系列對準的部件組成的，它們在原基板與已經(jīng)被Rb+Tl+，Cs+中至少一種及Ba++，Sr++與Ca++中至少一種所取代的基板材料之間交替著(條件是當X大于0.8時，陽離子已被Tl+與Cs+中至少一種及Ba++，Sr++與Ca++中至少一種所取代)。最好是基板的陽離子是被Ba++及Tl+與Rb+中至少一種所取代以保證在鄰接部件中的非線性光學系數(shù)的改變。標準光刻技術可用于提供所期望的掩蔽。例如，一種保護性材料(例如，Ti)可以通過在其中生成的一種花紋施放在晶體基板的Z表面上，適當暴露于一種熔鹽后，通過陽離子交換形成一種第二光學材料的部件。陽離子取代后，剩余的保護性材料便可以清除了。
在本發(fā)明的情況中，選擇的基板為KTiOMO4，其中M為P或As，且最好是P，并且基板是在Z表面上掩蔽的，它可以用傳統(tǒng)的X射線結晶技術來確定。較為理想的是有足夠的陽離子取代來改變相對于基板的非線性光學系數(shù)至少1％的非線性光學系數(shù)。
用于制備用于根據(jù)本發(fā)明的波長轉換系統(tǒng)的一個通道光導的一種方法包括下述步驟(1)向具有化學式K1-XRbxTiOMO4(其中X為0至1的值而M為P或As)的單晶體材料的一個Z截割基板的Z表面提供一個光學平滑的表面；(2)提供一種熔鹽，它含有選自由Rb+，Cs+與Tl+所組成的族中的陽離子以及選自由Ba++，Sr++與Ca++所組成的族中的陽離子(條件是當X大于0.8時，該熔鹽含有選自Tl+與Cs+的陽離子)，其量應能在一個選定的溫度上暴露在所述光學光滑表面經(jīng)過一個選定的時間后有效地提供足夠的陽離子交換以改變相對于所述基板的折射率的折射率，并且提供一個相對于基板的非線性光學系數(shù)改變的非線性光學系數(shù)；(3)在所述基板上施加一種掩蔽材料以提供沿所述光學光滑表面的一部分的對準區(qū)域的一種花紋，它們是交替地以一種抗所述熔鹽的材料掩蔽與非掩蔽的；(4)在所述選擇的溫度上將所述掩蔽后的基板浸入所述熔鹽中經(jīng)過所述選擇的時間，借此在所述非掩蔽區(qū)中提供陽離子取代；(5)從所述基板上清除該掩蔽材料；以及(6)拋光所述基板以提供具有拋光的波導輸入與輸出面的光潔波導。在這一方法中，所述掩蔽與非掩蔽區(qū)的長度是這樣選擇的使得在非掩蔽區(qū)的所述陽離子取代以后，在光學光滑表面的所述部分上提供了一個通道波導，它包括至少一個由一系列在一個晶體中的非線性光學材料的對準的部件所組成的光學轉換段；并且使得該系列部件的各部件的長度與該部件的ΔK的乘積之和大約等于2πN，其中N是一個非零整數(shù)；其中各部件的ΔK是該部件中的波長轉換系統(tǒng)的入射波的傳播常數(shù)的和與該部件中所述波長轉換系統(tǒng)的生成波的傳播常數(shù)之和的差。二價陽離子與單價陽離子可以交替地不同的步驟中進行交換。
KTP基板可按照步驟(1)提供將基板截割成Z板并拋光一塊1毫米厚的Z截割基板。較為理想的是在步驟(2)中提供的熔鹽含有Ba++連同Tl+，Rb+或者Tl+與Rb+兩者兼有。Ti的掩蔽可根據(jù)步驟(3)按標準光刻技術以順序地在基板上施加Ti來提供；在Ti上施加一種感光性樹脂材料并固化該感光性樹脂；提供具有所期望的花紋的光掩模，并通過光掩模接觸暴光感光性樹脂；將感光性樹脂的暴光部分清除；以及蝕刻掉清除了感光性樹脂下面的Ti；并清除未暴光的感光性樹脂，因而形成花紋的Ti掩模保留在基板上。一般，在基板浸入熔鹽以前要進行最后拋光；并在清除該鹽以后進行清洗。Ti掩模清除以后，便可將光導適當?shù)匕惭b使得一個激光束可以被引導進入。較理想地，陽離子交換提供表面折射率的變化，使得在至少一個部件(例如，陽離子交換后的部件)上的表面折射率與至少一個鄰接部件(例如，基板)上的表面折射率之差至少為大約0.00025。
應當認識到，在已經(jīng)按照用于制備光導的本方法交換了陽離子的各部件的ΔK可以通過改變該部件的寬度與/或深度來進行某些改變，并可以作為取代離子類型與濃度的函數(shù)而進行某些改變。相應地，人們可能希望制備具有不同寬度等的若干波導以確定使用特定材料的一種特定波長轉換系統(tǒng)的優(yōu)化設計。
為了進一步展示由本發(fā)明提供的處理范圍以及波導深度與折射率不匹配Δn之間的關系人們可以使用M.J.Adams的“光波導引論”(John Wi ley & Sons，NY1981)中所提出的方法以Y傳播作為具有不同波導寬度的一個波導的波導深度的函數(shù)來計算KTiOPO4(KTP)中型式I二次諧波生成的折射率不匹配，即，Δn(即，Δn＝nz(ω)－nz(2ω)，其中nz(ω)與nz(2ω)分別為入射與生成波的有效折射率，這兩種光波分別具有Z偏振頻率ω與2ω)。使用這一方法，對λ＝0.420與0.840μm的最低序空間模的有效模率進行了計算。在計算中，假定了在深度方向上的一種指數(shù)率分布。用于KTP的折射率在λ＝0.840μm時為nz＝1.8410而在λ＝0.420μm時為nz＝1.946，如J.D.Bierlein與M.Vanherzeele，在J.Opt.Soc.Am.，(美國光學學會學報)B，6，622-633(1989)所公開的。對于平面型Rb-交換的波導已測出其表面折射率在λ＝0.840μm時為nz＝1.8610，而在λ＝0.420μm時nz＝1.966。計算結果示出在圖5中。在零波導深度處，Δn等于大塊KTP基板值。對應的粘著長度為4μm。對于Rb交換波導，在無窮深度，Δn將對應于大塊RbTiOPO4(RTP)的值。最小值出現(xiàn)在1至3μm的深度范圍內。
圖5示出了使用根據(jù)本發(fā)明的教導分段的波導相對于均勻的波導在達到二次諧波生成周期匹配中的實際優(yōu)點。由于最小值出現(xiàn)在Δn的深度函數(shù)曲線上，在這一最小值附近，處理條件改變時Δn的改變可望非常小，這種處理條件為諸如能夠改變波導深度的交換時間或溫度。選擇這一最小值，周期匹配可以通過調整光學轉換段的各部件的長度使得hiΔn1＋hiΔK2大約等于2πN來達到。反之，對于其它的波導深度，小的影響波導深度的處理變化將給出Δn的較大改變，從而，處理范圍會變狹。
利用有選擇的單晶體基板的Z表面，特別是KTiOPO4，以及使用Ba++與Tl+，Rb+或者Tl+與Rb+兩者兼用的陽離子交換，對于在本發(fā)明的實施中增進鄰接部件的非線性光學系數(shù)的改變的實現(xiàn)是較為理想的。在掩蔽與在其上進行陽離子交換以前，單晶體基板的Z表面可以用傳統(tǒng)的X射線結晶技術來測定，如上所述。其中非線性光學系數(shù)的改變是基于反向偏振的，反相偏振的實行可以通過蝕刻光學制品來進行，或者更具體地，蝕刻光學制品的一個或多個光學轉換段，或者使用表面SHG(二次諧波生成)技術。例如，液體靜電調色劑可用于優(yōu)先對光學轉換段的陽離子交換后的部件或未交換部件之一進行調色。
根據(jù)本發(fā)明的波導形式的光學制品的另一個實施例示出在圖4中。一個KTiOPO4的單晶體基板(22)具有多個對準的化學式為K1-xRbTiOPO4(其中X小于1大于0)的部件(29)，(31)，(33)，(35)與(37)，與多個化學式為K1-xRbxTiOPO4(其中X小于1大于或等于0，且其中陽離子已部分地為Tl+所取代與部分地為Ba++所取代)的對準的部件(30)，(32)，(34)，(36)與(38)互相交替地排列。在這一實施例中，以所示方式在KTiOPO4基板中陽離子的取代保證了通過該波導的光路上的波的基本完整的導向。
從下述非限制性例子中本發(fā)明的實施將進一步得到了解。
例子為了測定在下述例子中所制備的波導的偏振反向，各波導是使用一種市場供應的油脂(阿匹松N脂)固定在一個培養(yǎng)皿的底上。然后將該培養(yǎng)皿浸入一干冰丙酮浴中大約四秒鐘，并將少數(shù)幾滴高清晰度靜電調色劑施加在該波導上。所用的調色劑為懸浮在異鏈烷烴(isopar)中的帶電微米大小的粒子。一種適用的帶正電荷的市售調色劑為James River Graphics T8718。一種適用的帶負電荷的市售調色劑為Savin黑色調色劑，它是通常用于Savin 7300復印機中的。在兩種情況中，根據(jù)固體與異鏈烷烴(isopar)的總重量，調色劑的固體量調整為大約0.1％至1％的重量。
例1首先將一種KTiOPO4的水熱生長的晶體截割成大約1毫米厚的Z板。然后拋光Z表面并以熱蒸發(fā)涂復大約1000埃的Ti。然后通過包含所期望的波導花紋的光掩模接觸暴光一種感光性樹脂。暴光后的感光性樹脂被清除，在清除了的感光性樹脂下而露出的Ti涂層用一種含有乙二胺四乙酸(EDTA)，H2O2與NH4OH的溶液進行化學蝕刻使KTiOPO4基板有選擇地顯露。然后將剩余的感光性樹脂清除掉，并將Ti掩蔽的基板最后拋光。
為了允許制備Rb/Ti/Ba交換的波導部件與大塊KTiOPO4部件交替的目的，在Ti掩膜中生成一系列波導花紋，掩蔽后的基板提供36種不同的波導花紋具有大約400至1000部件的數(shù)量級。這些花紋由從4μm到9μm以1μm步長變化的寬度的開放區(qū)組成，并且在光束傳播方向上，又從3至6μm范圍內以1μm步長。該波導是面向KTiOPO4中的X傳播的。
該掩蔽的基板是經(jīng)過拋以給出大約5mm的總波導長度并在一種含有1克分子％BaNO3，95克分子％RbNO3，與4克分子％TiNO3的熔鹽浴中，在360℃溫度上進行離子交換一小時。交換時間過去以后，基板冷卻至室溫并去除Ti掩膜。
使用通過顯微鏡的物鏡的染料激光器的縱向耦合對二次諧波生成轉換效率進行測定。將這一激光器的波長從大約850nm變到970nm并觀察二次諧波輸出。對于波導周期為4μm，與波導寬度為5μm的型式I匹配的二次諧波生成(即，在具有相同偏振的兩個入射波的周期匹配)的0.407μm輸出進行了觀察，而對于波導周期為5μm則周期匹配的輸出為0.43μm。在兩種情況中，觀察到大約0.02％/W-CM2的二次諧波轉換效率。
例2除了KTiOPO4晶體是熔融生長的與使用TiAl2O3激光器來測定二次諧波生成轉換效率以外，其它過程都與例1相同。
對于波導周期為4μm與波導寬度為μm，型式I周期匹配二次諧波生成的0.43μm的輸出進行了觀察(即，兩個入射波具有相同的偏振的周期匹配)具有二次諧波轉換效率大約為50％/W-CM2。對于波導周期為5μm，周期匹配的輸出是在0.45μm，以及對6μm的波導，周期匹配的輸出為0.48μm，兩者都具有大約50％/W-CM2的二次諧波轉換效率。
例3除了交換時間為45分鐘以外，使用基本上與例2中的過程相同的過程將一種熔融生長的KTiOPO4晶體截割，拋光，掩模，處理與平價。對波導寬度為5μm與波導周期為4μm的型式I周期匹配的0.85μm輸入的二次諧波生成進行了觀察，其二次諧波轉換效率為大約50％/W-CM2。
例4除了本例是在一種由克分子％Ba(NO3)2，99克分子％RbNO3組成的熔鹽浴中在360℃進行離子交換30分鐘以外，其余均按照例2將一種熔融生長的晶體進行截割，拋光，掩模，處理與平價。處理以后，基板被冷卻到室溫并清除Ti掩模。使用TiAl2O3激光器，對波導周期為3μm與波導寬度為5μm的型式I周期匹配進行了觀察。轉換是從λ＝0.79μm到λ＝0.395μm，其二次諧波轉換效率大約為40％/W-CM2。對于波導周期為4μm與波導寬度為5μm，二次諧波轉換是從λ＝0.85到λ＝0.425，其效率大約為20％/W-CM2。
例5除了使用的是由5克分子％BaNO3與95克分子％RbNO3組成的熔鹽浴以外，其余過程與例1相同；這些波導是面向KTiOPO4中的Y傳播的；并且使用了波長850nm的二極管激光器來測定二次諧波轉換效率。
對波導寬度為6μm與波導周期為4μm的型式I周期匹配的二次諧波生成的0.425μm輸出進行了觀察，其二次諧波轉換效率約為3％/W-CM2。
圖6示出了要進行轉換的光的波長與攙入Rb，Ti的KTP波導的周期之間的相互關系。受測試的波導被提供具有變化著的周期與寬度的通道。最上面一行表示用晶格/段的百萬分之一(μ)表示的周期。左側的列示出以毫微米表示的波長，上面的數(shù)字為輸入光的而下面的數(shù)字為輸出光的。第二行表示所測試的通道的寬度。在圖中實線表示強二次諧波生成而虛線則表示弱二次諧波生成。可以看出，4μ周期通道有效地從850nm輸入光生成425nm光。5μ周期通道則有效地從924nm輸入光生成462nm光，而6μ周期通道則從950nm輸入光生成475nm輸出光。
結果表明，高效二次諧波生成出現(xiàn)在周期性地調制以獲得周期匹配的Rb，Ti KTP波導中。波導的效率可以通過多種技術進一步提高，這些技術包括標準步驟(index step)，幾何外形，構成波導結構的單位單元的朝向的優(yōu)化。在這一考慮中的其它因素包括在多波型配置中的波形拍頻以及在單位單元中的類似法布里一布洛共振。
在這些例子中包含了本發(fā)明的特殊實施例。從對說明書的思考或這里所公開的本發(fā)明的實踐中，其它實施例對于本領域的技術人員而言將是顯而易見的。應當理解，可以不脫離本發(fā)明的新穎概念的精神與范圍而實現(xiàn)各種修改與變型。還進一步理解，本發(fā)明并不局限于這里所示的特殊形式與例子，而它包含了下述權利要求書的范圍中出現(xiàn)的這類修正形式。
權利要求
1.一種用于波長轉換的方法，其特征是將用于波長轉換的入射光波引導通過一個單晶體，其中該單晶體包含一系列用于波長轉換的光學材料的對準的部件(section)，這些材料是選自(a)具有化學式K1-xRbxTiOMO4的材料，其中X是從0到1的值而M是選自P(磷)與As(砷)的，以及(b)具有所述化學式的材料，其中所述化學式的陽離子已部分地被Rb+，Tl+與Cs+中至少一種及Ba++，Sr++與Ca++中至少一種所取代，條件是至少一個部件具有選自(b)的材料，并且對于選自(b)的光學材料，其中X是大于0.8的，所述化學式的陽離子是部分地被Tl+與Cs+中至少一種及Ba++，Sr++與Ca++中至少一種所取代，所述部件是這樣選擇的使得該系列部件中各部件對準方向上的長度與該部件的ΔK的乘積之和等于大約2πN，其中N是一個非零整數(shù)，并且使得至少一個部件的非線性光學系數(shù)是相對于至少一個鄰接部件的非線性光學系數(shù)改變的；其中各部件的ΔK是該部件中的波長轉換系統(tǒng)的入射波的傳播常數(shù)之和與該部件中的波長轉換系統(tǒng)的生成波的傳播常數(shù)之和的差。
2.根據(jù)權利要求1的一種用于波長轉換的方法，其中頻率ω1與ω2的入射波被用于生成頻率ω3的波；且ω3等于ω1與ω2之和。
3.根據(jù)權利要求1的一種用于波長轉換的方法，其中頻率ω4的入射波被用于生成頻率ω5與ω6的波；且其中ω4等于ω5與ω6之和。
4.根據(jù)權利要求1的一種用于波長轉換的方法，其中生成入射光波的二次諧波。
5.根據(jù)權利要求1的一種用于波長轉換的方法，其中各部件的長度是在0.25μm至50μm的范圍內；以及各部件的寬度是在0.2μm至50μm的范圍內；以及各交換過的部件的深度是在0.1μm至50μm的范圍內。
6.一種用于高效地生成蘭色光的方法，其特征是將具有在775-950nm范圍內的波長的光施加在一個具有3-6μ周期性的周期性分段的非線性光學KTP波導結構上。
7.權利要求6所提出的方法，其中的KTP波導是攙以Rb與Tl中至少一種的。
8.用于倍增光的頻率的裝置，包括一個非線性光學KTP波導結構，該結構具有交替區(qū)域的一條通道，這些交替區(qū)域具有不同的線性與非線性折射率且有3-6μ的周期性，該裝置還有用于將具有在775-950nm范圍內的波長的光注入所述通道的裝置。
9.權利要求8所提出的裝置，其中的KTP波導是攙以Rb與Tl中至少一種的。
全文摘要
公開了用于波長轉換的制品與方法，它們使用一系列用于波長轉換的光學材料的對準的部件，這些材料是選自具有化學式K
文檔編號G02F1/355GK1118449SQ9411821
公開日1996年3月13日 申請日期1994年11月9日 優(yōu)先權日1990年4月25日
發(fā)明者約翰·戴維·貝爾蘭, 約瑟夫·布賴恩·布朗, 卡洛盧斯·約翰尼斯·范德堡爾 申請人:北美飛利浦公司, 杜邦德納莫公司