【摘要】：本文對基于鈮酸鋰和微結(jié)構(gòu)電極的電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究。首先,我們介紹了電光調(diào)制器件的國內(nèi)外發(fā)展與應(yīng)用動(dòng)態(tài)。其次,對配置了微結(jié)構(gòu)鋸齒電極的退火質(zhì)子交換(APE:Annealed proton-exchanged)鈮酸鋰波導(dǎo)進(jìn)行了光強(qiáng)度調(diào)制研究。但由于波導(dǎo)模式比較大,通常需要10 V以上的電壓才能得到較大的調(diào)制深度。為了降低調(diào)制的電壓以及降低能耗,我們采用了鈮酸鋰上電極微結(jié)構(gòu)同時(shí)對光場局域(通過表面等離子體激元共振SPR效應(yīng))和電場局域來實(shí)現(xiàn)電光調(diào)制。本論文結(jié)合鈮酸鋰材料的電光效應(yīng)與電極微結(jié)構(gòu)的SPR現(xiàn)象,設(shè)計(jì)了一種基于Kretschmann結(jié)構(gòu)與微結(jié)構(gòu)電極的鈮酸鋰電光調(diào)制器件。該結(jié)構(gòu)對研制新型的電光調(diào)制器件具有一定的參考意義。首先,我們采用數(shù)值理論分析并驗(yàn)證微電極結(jié)構(gòu)對電場的局域能力。仿真采用商業(yè)仿真軟件COMSOL Multiphysics(有限元法)分別對具有微結(jié)構(gòu)鋸齒電極的APE鈮酸鋰波導(dǎo)和具有微結(jié)構(gòu)薄膜電極的鈮酸鋰的靜電場分布進(jìn)行仿真計(jì)算。仿真得到的電場分布結(jié)果驗(yàn)證了電極微結(jié)構(gòu)對靜電場具有很強(qiáng)的局域能力。該仿真結(jié)果為調(diào)制實(shí)驗(yàn)提供了參考,也為理論上解析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提供了支撐。在實(shí)驗(yàn)上,首先對配置了微結(jié)構(gòu)鋸齒電極的APE鈮酸鋰波導(dǎo)進(jìn)行電光幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)。當(dāng)其被施加以5 V為梯度、從-25 V到25 V的電壓時(shí),其傳輸光強(qiáng)度隨電壓值增大呈梯度規(guī)律增大,整體改變量約為6.5 dB;隨后,當(dāng)電壓從25 V呈同樣梯度回復(fù)到-25 V時(shí),傳輸光強(qiáng)度也隨電壓的減小而減小,整體得到的最大改變量同樣約為6.5 dB。因此實(shí)驗(yàn)具有良好的重復(fù)性。其次,我們結(jié)合了鈮酸鋰的電光效應(yīng)與薄膜電極微結(jié)構(gòu)的電場局域效應(yīng),設(shè)計(jì)了具有薄膜電極微結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰器件,并對其進(jìn)行了電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中采用基于棱鏡耦合的Kretschmann結(jié)構(gòu)裝置來激發(fā)SPR,研究了具有薄膜電極微結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰的電光調(diào)制效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中,首先以超連續(xù)譜激光為入射光,對配置了薄膜電極微結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰施加不同電壓(0 V-1.2 V)。實(shí)驗(yàn)中觀察到取波長為482 nm時(shí),其強(qiáng)度隨電壓的增大而線性增大,在1.2V驅(qū)動(dòng)電壓下,對應(yīng)于該波長下的光強(qiáng)度相對于0 V時(shí)增大了約90%。取波長為656 nm,施加1.2 V電壓時(shí),對應(yīng)于該谷值波長的光強(qiáng)度相對于0 V時(shí)減小了約為18%。另外,我們以中心波長為640 nm的激光作為入射光,研究了其電光幅度調(diào)制特性。最后,將不同調(diào)制電壓下的光譜與0 V時(shí)的光譜做比較,得到與各調(diào)制電壓對應(yīng)的光譜強(qiáng)度變化的結(jié)果,研究其電光幅度調(diào)制特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過利用鈮酸鋰上微結(jié)構(gòu)的SPR光場局域效應(yīng)和電極的電場聚焦效應(yīng)的優(yōu)勢,我們能實(shí)現(xiàn)相對低的電壓調(diào)制。
【圖文】：

基于光子晶體法布里-珀羅腔調(diào)制器的原理圖

-2 Melikyan 團(tuán)隊(duì)制作的等離子體激元相位調(diào)制器原理硅或聚合物為材料基于泡克爾斯效應(yīng)的等離子速度，且其工作功耗僅為 25 fJ /bit[12, 18]。結(jié)合14 年，Melikyan 團(tuán)隊(duì)展示了一個(gè)基于非線性聚調(diào)制器[11]，，其長度約 29 μm。圖 1-2 展示了這
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN761

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2611622