本发明属于光传输领域，涉及光波导放大器，尤其涉及一种多通道微腔结构的稀土掺杂光波导。
背景技术：
1、随着光通信和光信息处理技术的发展，光波导作为一种重要的光子器件，在高速光通信、光学传感、光学计算等领域有着广泛的应用。其中，稀土掺杂光波导由于其独特的优势，如低损耗、高非线性、可调谐性等，成为了研究热点。然而，传统的稀土掺杂光波导往往存在着模式耦合和波导-光纤端面效率低、高损耗等问题，这些问题限制了其实际应用。
技术实现思路
1、针对以上技术问题，本发明提供了一种多通道微腔结构的稀土掺杂光波导，在稀土掺杂光波导中引入微腔结构，利用微腔的高q值特性增强泵浦光和信号光的局域场强度，从而提高稀土离子的吸收和发射截面，实现更高效的能量转换和光信号传输。
2、为实现上述目的，本发明的技术方案为：
3、一种多通道微腔结构的稀土掺杂光波导，用于光波导放大器，包括主体，所述主体内部包括光波导本体，所述光波导本体为一维光波导，所述光波导本体中掺杂稀土离子，沿所述光波导本体轴向方向上，所述光波导本体上刻蚀有周期排列的若干空气柱，所述空气柱垂直于所述光波导本体的轴向；
4、所述光波导本体上具有微腔结构，所述微腔结构是在所述光波导本体中点位置处不刻蚀空气柱而形成的缺陷；
5、工作状态下，泵浦光和信号光输入至所述光波导本体中，利用稀土离子的本征吸收与受激辐射跃迁实现光信号放大，同时微腔结构增强光信号的局域场强度，从而提高稀土离子的本征吸收和发射截面。
6、优选地，所述主体还包括前端透镜、后端透镜，沿泵浦光和信号管在所述光波导本体的传输方向上，所述光波导本体的前端和后端分别设置前端透镜和后端透镜，所述前端透镜用于将泵浦光和信号光的宽度经过所述前端透镜扩展至与所述光波导本体宽度相同，所述后端透镜用于将放大后的光信号光束经过所述后端透镜聚焦缩小后输出所述主体。
7、优选地，所述主体还包括前端增透膜和后端增透膜，沿泵浦光和信号管在所述光波导本体的传输方向上，所述光波导本体前端部设置前端增透膜，位于所述前端透镜和所述光波导本体之间，所述光波导本体后端部设置后端增透膜，位于所述后端透镜和所述光波导本体之间。
8、优选地，所述稀土离子为铒离子、铥离子、镨离子或其它发光离子中的任意一种或其混合。
9、优选地，所述空气柱横截面的直径或有效直径为200nm-1000nm。
10、优选地，相邻所述空气柱的间隙为1-2μm。
11、优选地，沿所述主体的轴向，所述主体外周侧设置保护管。
12、优选地，沿所述泵浦光和光信号传输的方向上，所述主体的前端连接前端光导纤维，所述主体的后端连接后端光导纤维。
13、优选地，所述稀土掺杂光波导采用激光器作为泵浦源。
14、优选地，所述光波导本体的材料为硅或玻璃材料。
15、本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
16、本发明的光波导本体内掺杂稀土离子，利用稀土离子的本征吸收与受激辐射跃迁来实现光信号的放大；且沿光波导本体轴向，在光波导本体上刻蚀有空气柱阵列，从而形成多个通道的光信号传输；另外沿光波导轴向的中点位置处，去掉若干个空气孔而形成空气阵列光子晶体的微腔结构，从而利用微腔的高q值特性增强泵浦光和信号光的局域场强度，从而提高稀土离子的吸收和发射截面，实现更高效的能量转换和光信号传输。因此，本发明的多通道微腔结构的稀土光波导具有低损耗、高非线性等优势。由于稀土离子的吸收截面小，可以减小光纤的传输损耗；同时，由于微腔的高q值特性，可以增强光信号的非线性效应，从而实现更高效的光信号处理。
1.一种多通道微腔结构的稀土掺杂光波导，用于光波导放大器，其特征在于，包括主体，所述主体内部包括光波导本体，所述光波导本体为一维光波导，所述光波导本体中掺杂稀土离子，沿所述光波导本体轴向方向上，所述光波导本体上刻蚀有周期排列的若干空气柱，所述空气柱垂直于所述光波导本体的轴向；
2.根据权利要求1所述的多通道微腔结构的稀土掺杂光波导，其特征在于，所述主体还包括前端透镜、后端透镜，沿泵浦光和信号管在所述光波导本体的传输方向上，所述光波导本体的前端和后端分别设置前端透镜和后端透镜，所述前端透镜用于将泵浦光和信号光的宽度经过所述前端透镜扩展至与所述光波导本体宽度相同，所述后端透镜用于将放大后的光信号经过所述后端透镜缩小聚焦后输出所述主体。
3.根据权利要求2所述的多通道微腔结构的稀土掺杂光波导，其特征在于，所述主体还包括前端增透膜和后端增透膜，沿泵浦光和信号光在所述光波导本体的传输方向上，所述光波导本体前端部设置前端增透膜，位于所述前端透镜和所述光波导本体之间，所述光波导本体后端部设置后端增透膜，位于所述后端透镜和所述光波导本体之间。
4.根据权利要求1任意一项所述的多通道微腔结构的稀土掺杂光波导，其特征在于，所述稀土离子为铒离子、铥离子、镨离子或其它发光离子中的任意一种或其混合。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的多通道微腔结构的稀土掺杂光波导，其特征在于，所述空气柱横截面的直径或有效直径为200nm-1000nm。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的多通道微腔结构的稀土掺杂光波导，其特征在于，相邻所述空气柱中心点的间隙为1-2μm。
7.根据权利要求1所述的多通道微腔结构的稀土掺杂光波导，其特征在于，沿所述主体的轴向，所述主体外周侧设置保护管。
8.根据权利要求1所述的多通道微腔结构的稀土掺杂光波导，其特征在于，沿所述泵浦光和光信号传输的方向上，所述主体的前端连接前端光导纤维，所述主体的后端连接后端光导纤维。
9.根据权利要求1所述的多通道微腔结构的稀土掺杂光波导，其特征在于，所述稀土掺杂光波导采用激光器或发光二极管作为泵浦源。
10.根据权利要求1所述的多通道微腔结构的稀土掺杂光波导，其特征在于，所述光波导本体的材料为硅或玻璃材料。
