本發明屬于光器件，尤其涉及基于變換光學的異形諧振腔。

背景技術：

1、光學諧振腔因其在光信號處理和光通信中的高效頻率選擇性和光子駐留時間長的特性，成為光學領域的研究熱點。通常，圓形或橢圓形的回音壁式諧振腔結構因其對稱性，可以實現較高的q值。然而，傳統諧振腔設計往往在諧振頻率調諧和形狀多樣性方面存在局限性。此外，諧振腔的損耗也會顯著影響q值，使其在高頻應用和復雜環境下表現不足。

技術實現思路

1、鈮酸鋰(linbo3)是一種具有優異電光、聲光、非線性光學特性的材料，廣泛應用于光調制器、光波導和頻率轉換器件中。變換光學(transformation?optics)是一種新興的光學設計工具，能夠通過控制光場在介質中的傳播路徑，實現對光場的靈活調控。通過將變換光學原理與鈮酸鋰材料相結合，可以優化諧振腔的設計，創造出異形諧振腔結構，從而提高q值并實現更靈活的諧振特性。

2、本申請針對上述技術問題提出基于變換光學的異形諧振腔，具體技術方案如下：

3、基于變換光學的異形諧振腔，在回音壁式諧振腔的基材上設置陣列孔，陣列孔的直徑空間分布滿足式(1)：

4、

5、式(1)中，n(x,y)為基材上介質折射率分布，p為結構單元的周期，nair為空氣的折射率，nln為基材的折射率，d(x,y)為結構單元的空間直徑分布；

6、基材上介質折射率分布n(x,y)滿足式(2)：

7、

8、式(2)中，a是表征諧振腔變形的參數，n0為背景介質的折射率；x＝(1+2a*cosθ)*cosθ，y＝(1+2a*cosθ)*sinθ。

9、進一步的，基材的表面形成有波導層。

10、在一些具體的實施方案中，所述波導層的厚度控制為500nm。

11、在一些具體的實施方案中，所述波導層通過離子擴散或質子交換工藝制作形成。

12、優選的，所述基材采用鈮酸鋰單晶片。

13、優選的，所述鈮酸鋰單晶片受一外加電場，調節電場參數以改變鈮酸鋰的折射率，動態調諧異形諧振腔的諧振頻率。

14、在一些具體的實施方案中，調節鈮酸鋰的折射率至2.2，諧振頻率為406.38thz，諧振波長為738nm，品質因子達到10^11量級。

15、在一些具體的實施方案中，調節鈮酸鋰的折射率至2，諧振頻率為456.05thz，諧振波長為657nm，品質因子達到10^10量級。

16、優選的，所述諧振腔表面具有鈍化層。

17、本發明的有益效果為：本申請通過應用變換光學設計方法，設計異形諧振腔，克服了傳統對稱腔體設計的局限性，使得可以通過優化腔體結構和材料選擇提高了諧振腔的q值；結合變換光學的光場優化技術和鈮酸鋰材料的高折射率特性，有效減少了光的邊緣散射和材料吸收損耗，進一步降低了諧振腔的總損耗；利用鈮酸鋰的電光效應，通過外加電場實現諧振腔頻率的動態調諧，提供更靈活的諧振特性；

18、本申請的諧振腔設計可廣泛應用于光通信、光傳感、光學信號處理及非線性光學領域，尤其適用于高選擇性光濾波、精確頻率調控和高靈敏度傳感器等場景。

技術特征：

1.基于變換光學的異形諧振腔，其特征在于，在回音壁式諧振腔的基材上設置陣列孔，陣列孔的直徑空間分布滿足式(1)：

2.根據權利要求1所述的基于變換光學的異形諧振腔，其特征在于，基材的表面形成有波導層。

3.根據權利要求2所述的基于變換光學的異形諧振腔，其特征在于，所述波導層的厚度控制為500nm。

4.根據權利要求2所述的基于變換光學的異形諧振腔，其特征在于，所述波導層通過離子擴散或質子交換工藝制作形成。

5.根據權利要求1所述的基于變換光學的異形諧振腔，其特征在于，所述基材采用鈮酸鋰單晶片。

6.根據權利要求5所述的基于變換光學的異形諧振腔，其特征在于，所述鈮酸鋰單晶片受一外加電場，調節電場參數以改變鈮酸鋰的折射率，動態調諧異形諧振腔的諧振頻率。

7.根據權利要求6所述的基于變換光學的異形諧振腔，其特征在于，調節鈮酸鋰的折射率至2.2，諧振頻率為406.38thz，諧振波長為738nm，品質因子達到10^11量級。

8.根據權利要求6所述的基于變換光學的異形諧振腔，其特征在于，調節鈮酸鋰的折射率至2，諧振頻率為456.05thz，諧振波長為657nm，品質因子達到10^10量級。

9.根據權利要求1所述的基于變換光學的異形諧振腔，其特征在于，所述諧振腔表面具有鈍化層。

技術總結
本發明公開了基于變換光學的異形諧振腔，在回音壁式諧振腔的基材上設置陣列孔，陣列孔的直徑空間分布滿足式基材上介質折射率分布n(x,y)滿足式本申請通過應用變換光學設計方法，設計異形諧振腔，克服了傳統對稱腔體設計的局限性，使得可以通過優化腔體結構和材料選擇提高了諧振腔的Q值；結合變換光學的光場優化技術和鈮酸鋰材料的高折射率特性，有效減少了光的邊緣散射和材料吸收損耗，進一步降低了諧振腔的總損耗；利用鈮酸鋰的電光效應，通過外加電場實現諧振腔頻率的動態調諧，提供更靈活的諧振特性。

技術研發人員：黃垚,曹軍,陳宏志,邵振華,李帥貞
受保護的技術使用者：上海航天科工電器研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/7