公司简介

 
   台湾HCPhotonics（HCP龙彩科技）2000年由斯坦福大学的毕业生创立，是全频谱激光解决方案领导厂商。起步时，主要研究中心与实验室位在国立清华大学的创新育成中心，并与清华大学电机系的研究团队共同合作，进行在非线性光学转换组件关键技术的研发。然而，为了能持续本身的技术创新，并达到且加速商业上应用的标准与市场开发，龙彩科技开始向科学园区申请设立属于自己的生产研发实验室，以让龙彩科技的研究团队能加速发展在周期性反转铌酸锂与周期性反转铌酸锂光波导管的关键技术开发。主要产品为： 全频谱波长(非线性频率)转换芯片、全光通讯组件、RGB固态激光器、激光模块 、光学镀膜与设计 、红外线侦测卡 、精密光电机械组件 、精密温控器。

公司自成立以来，HCP一直致力于为客户提供世界领先的PPXX技术,能够完成各种激光波长的应用，包括激光投影RGB显示器，生物医药/生物光子，传感，材料加工，以及许多科研应用。 HCP将不断提高其核心竞争力，在最短的时间内向市场提供最佳的工艺技术和质量PPXX的产品，最大化缩短量产的时间以及增加公司的收入。

HCP的愿景: 创新光电解决方案，使您的生活丰富多彩

HCP的使命 ：成为技术领导者，成为你的合作伙伴

■成为最先进的，最具创新的和最大的PPXX技术平台提供商

■与我们的客户合作，使全谱（从紫外线到红外线）激光应用成为可能

PPXX技术

PPXX 技术是一个有效利用非线性材料使激光转换生成新波长的技术。PPxx技术使用工程的微观结构的铁电体的非线性材料和准相位匹配（QPM）技术来弥补由于折射率色散而产生的波矢失配。PPxx技术在激光RGB显示器，生物医学，高速光信号处理，气体传感，以及其他许多创新的光子学中都有重要应用。PPxx技术基本原理和技术的具体内容描述如下图：

图中显示“输入波”，“输入波”与材料的非线性X(2)的关系

Frequency Mixing,   Nonlinear Polarization and Phase-matching: 
  

混频，非线性偏振和相位匹配：

这个现象是材料的电磁场所激发的极化场和介电材料之间的相互作用的结果。通常情况下，材料的响应是线性的，如下图所示，但在非线性介质中，光偏振向量与电场可以表示为泰勒级数展开：

在这儿我们用Pi代表偏振向量与组件，Ei代表输入电场与组件，χij（1）代表线性的敏感性，而χIJK（2）和χIJKL（3）代表的是二阶和三阶非线性极化率。这样磁化率可以表示为：

线性项χ（1）决定了光波的线性传播（包括折射，反射，衍射和色散。），而高阶项（如χ（2）和χ（3））相对应的是强电领域下的非线性效应。第二阶项χ（2）在对称结构的材料计算中可以消失可是在若干非线性材料如铌酸锂（LiNbO3）是不会被抵消的。如果在非线性材料的χ（2），与频率ω光会产生一个非线性极化向量：

dijk（=XIJK（2））是非线性系数。这将产生一个双极化向量电场。这样的过程被称为χ（2）变频或混频过程。如下图所示，为了具有转换效率，同时实现两个光子能量守恒和光子动量守恒。对光子的动量守恒的要求也被称为“相位匹配”的约束。

双折射相位匹配（BPM）

为了实现高效的波长转换，各个位相之间的相互作用波匹配是必要的。通常情况下，这已经完成了通过非线性材料的双折射相位匹配技术，找到了可以以实现特定波长的相位匹配条件下的相互作用的一个特定的与指向性晶轴的角度（既最佳相位匹配角）。然而，这种技术不是在整个晶体的透光范围内都能有效的应用。此外，双折射相匹配的频率转换过程发生在普通和特殊的两个偏振辐射。而沿光轴方向的非线性光学晶体双折射波的传播中，特殊光线受到走离效应而普通光线不会。因此，该走离效应的问题（转换波偏离基波）将限制有效作用长度和降低的光束质量，因此限制了双折射相位匹配的非线性转换效率。

以倍频为例，为实现双折射波长条件下相匹配，其基本波的折射率必须等于倍频波。因此，在非线性光学晶体里基波将与光轴（c轴）产生斜角度θ。

准相位匹配（QPM，Quasi-Phase-Matching）

   准相位匹配技术是一种建立在非线性介质上的相位匹配技术，它定期用结构周期性非线性光学的相互作用来实现相位对相位校正。这里相速度的差异是由相对于另一个相的移相，在一个连贯的距离通过反相的非线性系数的符号来补偿。因为材料是透明的，因此单向能量流可以产生任何混频作用。

   准相位匹配非线性频率转换的原理和效果如下图所示。它显示的相位匹配条件为准相位匹配，其中的波向量与非线性介质的周期调制补偿的相互作用的波矢失配的性质相关。该图还用周期性反转域为例展示了准相位匹配在二次谐波上的产生。非线性介质中，在其相互作用的波的相位超过到积累的相位差π距离达到“相干长度”Lc。不相匹配，所产生的二次谐波的增长和衰减基波和二次谐波走在每个相干长度Lc相的周围。在完全相匹配的情况下（如使用双折射相位匹配得到），所产生的功率和晶体长度的平方成正比。QPM方法包括在每个不同倍数的LC的非线性系数的符号反转，也导致在一个正二次方晶体长度的增长，其中的离散性的逆转，结果在一个较低的二阶导数上得到完美的相位匹配。而不是所有完美的相位匹配都在相位匹配的情况下产生，在QPM光栅离散补偿也可能导致相位失配。

     QPM结构最常用的方法是用铁晶体管周期极化的得到（铌酸锂）和钽酸锂（钽酸锂）。最广泛使用的周期性极化方法是利用电场。其原理是在如在铌酸锂铁电材料的自发极化方向上周期性的反向给予一个足够大的电场的影响（一般来说，我们把它叫作“周期极化”）。基于准相位匹配技术，这种周期范围反转结构用于补偿相位速度失配之间的相互作用波。因此，设备采用周期性极化的设计，以保持适当的传播的波之间的相位关系，从而最大程度上得到非线性频率转换效率。

Note: The comparisons are under the   wavelength 1064nm 
Reference:   Data from the software “SNLO”

MgO∶LN和MgO：SLT被视为QPM设备非常有前景的非线性材料由于其大的非线性系数，短波长的透明度高，和较高的抗光折变损伤。 它们被认为是在高密度光存储的非常有前景的材料，并由于其较短的波长和较高的光子能量在医学领域也有应用。高功率的红外和可见红色激光二极管的最近的发展使得有更有可能真正的实现基于QPM MgO致密光源：SLT芯片。

转换或使用特定的频率配置混合放大的泵浦激光器

    和双折射相位匹配有差异的是，准相位匹配技术可以利用整个晶体的透光范围（350 nm ~   5000 nm在铌酸锂的情况下）可以利用晶体大的非线性系数，实现高效的光学频率变换。这能够有效地通过不同的波混合波长转换方案。混频配置实例说明如下：

如何选择PPXX Bulk或者PPXX Waveguide?

   PPXX   bulk设备在应用上有高功率和大孔的应用优势，PPxx   waveguides （WG）与非线性混合相比，PPxx bulk设备可以通过约束激光光束来进一步提高非线性混合效率。因为在经过bulk设备的时候紧聚焦的光学波常常发生衍射，所以单光程的高转换效率无法用PPxx bulk设备实现的。波导的横向尺寸大致相同于波长，这样与两到三个数量级相比高强度的光可以保持相当的距离， 比bulk 设备提高转换效率。同时，waveguide设备的混合效率是非线性的，与相互作用长度的平方成正比（bulk设备成线性比例），因此在制作长，均匀的低损耗波导的高效光混频器中是必不可少的。

不同的QPM模式可以有不同的应用

     PPXX技术还有很多其他优点，它可以根据遮挡图案不同可以有很多不同规格的构造，这提供了额外的应用尺寸，这是传统的非线性体材料不可实现的。其他特定的周期性图案的设计如cascaded, fan-out和其他特殊的布局也可以使用特殊的冷焊，脉冲和超短脉冲激光泵来实现。

PPLN及PPLN光波导组件乃属新兴发产的产业，其可被整合应用的范围，相较于其它组件，不但广泛且扮演相对关键性角色。此组件的产业动态与其所应用的产业息息相关，是以从这些相关产业的环境分析更能提供更完整的构面。PPLN及PPLN光波导组件发展至今已渐渐的被导入三大明星产业，光电显示器、生化科技、光通讯，以及国防工业特殊的规格需求。在此就重点产业的市场状况作一概要分析和展望，并分析龙彩科技所处的产业位置：

一、雷射显示器

由于PPLN及PPLN光波导组件可以非常有效地转换现有的雷射波长而产生雷射显示器所需的红、蓝、绿三原色，因此产值更另人期待。由于雷射光源的特性，高分辨率的百寸屏幕将可迎刃而解，且不再受限于外壳尺寸的工业限制，能进一步解决外围封装的困难。目前龙彩科技已自行开发并掌握生产短周期PPLN组件的关键技术，并居于世界领先地位，其所属的产业地位在成本及技术上既关键且难以取代。

二、生化医疗

近年来由于雷射相关技术的大幅进步，也相对地协助生化医疗突破原有的部份瓶颈，尤其在DNA 序列分析及各式各样不同的雷射医疗。 现有雷射二极管在可见光的波长及强度上仍有很大的空窗及技术限制，蓝光雷射是其中最受瞩目的光源，因为其不单应用范围广且所极需成本低廉的解决方案。以现有红外雷射二极管整合PPLN及PPLN光波导组件所产生的固态蓝光雷射，已能提供更好的产品效能及操作时间，相较于以往的气体蓝光雷射，在质量与成本考虑下，更胜一筹，在生化检测仪器及医疗设备应用远景可期。

三、光通讯

由于对于影像、音频质量的要求与日俱增，因此能大幅提升网络带宽及质量的DWDM技术在近年来受到相当大的重视。以PPLN光波导为核心，具有的优点为操作速度高 (可高达160 GHz) 、可转换的波长范围涵盖整个通讯波段、可同时多通道波长转换、高耦合效率 (≧50%) 、无极化耗损 (需搭配极化无关模块) ，此外，本产品还可应用在光调节器和色散补偿器，更增加了它的附加价值。

四、环境侦测

凡举工业用人眼安全雷射、远距离测距系统及红外侦测系统一直是侦测市场上的发展重点；整合PPLN所发展的固态雷射系统以其轻巧、低廉、机动、稳固、准确等以符合市场需求特性，可大幅解决现阶段的问题且近一步提供市面上所缺特定雷射波长的解方案。由于龙彩科技的技术领先，已陆续提供国内外相关工业研究机构所需的特殊规格组件。