全光纤频率转换波导器件的输出端滤波及测试装置的制作方法

本技术涉及光学滤波，具体涉及一种全光纤频率转换波导器件的输出端滤波及测试装置，其尤其适用于高功率全光纤ppln频率转换波导器件。

背景技术：

1、铌酸锂晶体是一种具有理想二阶非线性系数的光学材料，在通过外加高电压进行周期性极化反转后，能够通过准相位匹配技术补偿非线性过程中的相位失配，是最受欢迎的非线性材料之一。基于ppln波导的量子频率转换是一种高效率、低噪声的非线性过程，可以实现单光子频率转换，同时保持其量子特性不变，在量子信息研究中得到了广泛的应用，可以用于制作多功能、小型化的波导激光器、分束器、电光调制器、波导阵列等。

2、现有的基于ppln波导的频率转换可以通过空间耦合与光纤耦合实现。空间耦合指通过透镜等一系列准直器件实现信号光源耦合进入波导以及波导出射端光束的收集，而光纤耦合指波导两端分别与针对信号光与倍频光适配的保偏光纤直接耦合并进行整体封装，形成全光纤ppln频率转换波导器件。相对于空间耦合的系统结构，全光纤器件结构简单，不易受环境因素影响，具有高效率与高稳定性，在系统集成方面具有明显优势，也适用于更复杂的应用场景。

3、然而，频率转换器件存在输出端泵浦光滤除问题，以倍频波导为例，入射泵浦光在波导内部发生倍频转换过程中，由于转化效率有限，倍频光与未参与转化的泵浦光将同步从波导输出端输出，因此需要引入相应的滤光方案。现有的滤光方案可分为空间滤光系统与光纤滤光系统，前者在波导输出后端延伸空间光路，将输出的混合光通过准直透镜与倍频光波段带通滤波器；后者将小型透镜、滤波元件与光纤头组合固化组成光纤滤波器，集成度更高，利于组建全光纤系统。

4、例如，cn209766848u和cn214205539u等现有技术中采用了空间滤光方案，其整体系统包含聚焦透镜、准直透镜、带通滤波器等组件，该空间光路结构在稳定性与集成化角度相对光纤光路存在一定劣势。而在例如cn217739546u等公开的集成光纤滤波器方案中，微型透镜与滤波元件常采用紫外胶固化方式在光纤结构中集成，相对稳定的同时存在损伤阈值低与积热问题，不适用于高功率ppln频率转换波导。此外，上述后置光学元件组合提升系统复杂度的同时必然导致倍频光功率的多重损耗，对整体转换效率造成负面影响。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提出了一种高功率全光纤ppln频率转换波导器件的输出端滤波及测试系统，其中采用适配倍频光波段的保偏光纤在其工作波长之外弯曲损耗急剧增大特性，通过缠绕方式引入宏观弯曲提升泵浦光传输损耗，滤除波导器件输出端中的泵浦光成分，无需额外引入其他滤光元件，允许实现一种全光纤光路，整体结构简单，相对空间滤波光路具有更高的稳定性，同时避免了光学元件之间的传输损耗，提升了整体频率转换效率，实现了频率转换系统的全光纤化，适应于光学系统集成化、光纤化、小型化的发展趋势。相对与集成光纤滤波器，纯光纤结构传输损耗更低并且拥有更高的损伤阈值，该结构简单成本低廉，可以应用于器件高功率工作场景。此外，在本实用新型中，还允许实时地获知滤波效果及工作状态(例如温度情况)，并据此方便地调整优化相应的滤波参数(缠绕圈数及弯折角度等)，避免绕纤点积热影响器件工作寿命，更好地适应当前作用场景和对象的需求。

2、具体而言，本实用新型的全光纤频率转换波导器件的输出端滤波及测试装置可以包括滤波模块和测试模块；

3、所述滤波模块包括处于缠绕状态的光纤，用于对频率转换波导器件输出光信号中的泵浦光进行滤波；

4、所述测试模块被设置用于检测滤波模块输出光信号中的泵浦光功率和倍频光功率以计算滤光消光比，且包括泵浦光检测单元和倍频光检测单元；

5、所述泵浦光检测单元被设置用于检测滤波模块输出光信号中的泵浦光功率；

6、所述倍频光检测单元被设置用于检测滤波模块输出光信号中的倍频光功率。

7、进一步地，所述滤波模块中的光纤可以为适配倍频光波段的保偏光纤。

8、进一步地，所述泵浦光检测单元包括第一滤波片和泵浦光功率计，所述第一滤波片用于滤除泵浦光之外的成分；以及/或者，所述倍频光检测单元包括第二滤波片和倍频光功率计，所述第二滤波片用于滤除倍频光之外的成分。

9、进一步地，所述测试模块还包括准直透镜，其被设置用于将滤波模块输出光信号准直输入泵浦光检测单元和/或倍频光检测单元。

10、进一步地，所述测试模块还包括绕线单元，所述绕线单元被设置用于将滤波模块的光纤缠绕于其上。其中，所述滤波模块的光纤的缠绕圈数优选为4-6圈。

11、进一步地，所述测试模块还包括温度监测单元，其被设置用于监测绕纤起点的温度。其中，所述温度监测单元优选包括设于绕纤起点处的热敏电阻。

12、更进一步地，所述测试模块还包括光纤弯折角监测单元，其被设置用于检测滤波模块的光纤弯折角度。

13、可选地，所述光纤弯折角监测单元包括刻度盘，其被设置用于获取绕纤起点与频率转换波导器件输出端之间的距离，以便根据所述距离和绕纤半径获取光纤弯折角度。

14、优选地，所述距离被设置成大于绕纤半径，且所述光纤弯折角度不超出45度。

技术特征：

1.一种全光纤频率转换波导器件的输出端滤波及测试装置，其包括滤波模块和测试模块；

2.如权利要求1所述的输出端滤波及测试装置，其特征在于，所述滤波模块中的光纤为适配倍频光波段的保偏光纤。

3.如权利要求1所述的输出端滤波及测试装置，其特征在于：

4.如权利要求1所述的输出端滤波及测试装置，其特征在于，所述测试模块还包括准直透镜，其被设置用于将滤波模块输出光信号准直输入泵浦光检测单元和/或倍频光检测单元。

5.如权利要求1所述的输出端滤波及测试装置，其特征在于，所述测试模块还包括绕线单元，所述绕线单元被设置用于将滤波模块的光纤缠绕于其上。

6.如权利要求5所述的输出端滤波及测试装置，其特征在于，所述滤波模块的光纤的缠绕圈数为4-6圈。

7.如权利要求1所述的输出端滤波及测试装置，其特征在于，所述测试模块还包括温度监测单元，其被设置用于监测绕纤起点的温度。

8.如权利要求7所述的输出端滤波及测试装置，其特征在于，所述温度监测单元包括设于绕纤起点处的热敏电阻。

9.如权利要求7所述的输出端滤波及测试装置，其特征在于，所述测试模块还包括光纤弯折角监测单元，其被设置用于检测滤波模块的光纤弯折角度。

10.如权利要求9所述的输出端滤波及测试装置，其特征在于，所述光纤弯折角监测单元包括刻度盘，其被设置用于获取绕纤起点与频率转换波导器件输出端之间的距离，以便根据所述距离和绕纤半径获取光纤弯折角度。

11.如权利要求10所述的输出端滤波及测试装置，其特征在于，所述距离被设置成大于绕纤半径，且所述光纤弯折角度不超出45度。

技术总结本技术公开了一种全光纤频率转换波导器件的输出端滤波及测试装置，其包括借助缠绕光纤实现的滤波模块，以及用于对滤光消光比进行检测的测试模块。其中，通过缠绕方式引入宏观弯曲提升泵浦光传输损耗来实现滤除泵浦光成分效果，使得无需额外引入其他滤光元件，允许实现全光纤光路，结构简单成本低廉，且相对集成光纤滤波器可以具有更低的传输损耗和更高的损伤阈值，可以应用于器件高功率工作场景。此外还允许实时地获知滤波性能及工作状态，方便地调整优化滤波参数(缠绕圈数及弯折角度等)，避免绕纤点积热影响器件工作寿命，可以更好地适应当前作用场景和对象的需求。技术研发人员：马文博,张永康,杨继乾,高洋,姚权,郑名扬,谢秀平受保护的技术使用者：济南量子技术研究院技术研发日：20230922技术公布日：2024/6/5