鈮酸鋰(LiNbO₃)晶體是一種具有優(yōu)異的電光與聲光效應(yīng)的光學(xué)材料。因其良好的物理、化學(xué)穩(wěn)定性、寬的光學(xué)低損耗窗口(0.4μm-4.5μm)、較大的電光系數(shù)(γ₃₃=30 pm/V)以及優(yōu)異的二階非線性效應(yīng),近幾十年來在光子器件領(lǐng)域一直受到廣泛的關(guān)注。截止目前,利用成熟的退火質(zhì)子交換或鈦擴(kuò)散工藝在晶片型鈮酸鋰體材料上制作的各種光子器件已經(jīng)在光纖通信、量子通信、光纖陀螺、以及微波光子領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但遺憾的是,通過上述工藝制作得到的鈮酸鋰擴(kuò)散型光波導(dǎo)的折射率差較小,難以實現(xiàn)微小型鈮酸鋰光子器件進(jìn)而實現(xiàn)高集成度的光子芯片,導(dǎo)致晶片型鈮酸鋰體材料不能支持光子器件的集成化這一重要發(fā)展方向。幸運的是,鈮酸鋰薄膜可以很好地彌補晶片型鈮酸鋰體材料這一缺點。鈮酸鋰薄膜作為一種全新的集成光學(xué)材料,可以很好地將材料優(yōu)異的電光、聲光、非線性等性能與結(jié)構(gòu)緊湊的光波導(dǎo)相結(jié)合,同時,基于鈮酸鋰薄膜的光子器件具有波導(dǎo)截面尺寸小、電場密度高、非線性效應(yīng)強、半波電壓長度積低、尺寸小等優(yōu)點。因此,實現(xiàn)高質(zhì)量的光波導(dǎo)進(jìn)而實現(xiàn)微小型高性能光子器件以及高集成度的光子芯片是基于鈮...

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
簡縮字表
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 鈮酸鋰薄膜光波導(dǎo)與光子器件國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 鈮酸鋰薄膜光波導(dǎo)制作工藝
        1.2.2 鈮酸鋰薄膜電光/聲光器件
        1.2.3 鈮酸鋰薄膜非線性光學(xué)器件
        1.2.4 鈮酸鋰薄膜光波導(dǎo)與光纖的耦合
    1.3 本論文的主要內(nèi)容
    1.4 本論文的章節(jié)安排
第二章 鈮酸鋰薄膜光波導(dǎo)與電光效應(yīng)基本理論
    2.1 鈮酸鋰薄膜上典型的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)
    2.2 光波導(dǎo)分析方法
        2.2.1 平板波導(dǎo)分析方法
        2.2.2 條形光波導(dǎo)分析方法
            2.2.2.1 有效折射率法
            2.2.2.2 有限元分析法
    2.3 傳輸矩陣
    2.4 MMI功率分配器
    2.5 鈮酸鋰的電光效應(yīng)
    2.6 本章小結(jié)
第三章 鈮酸鋰薄膜光波導(dǎo)制作工藝研究
    3.1 研究背景
    3.2 質(zhì)子交換與干法刻蝕相結(jié)合的光波導(dǎo)制作工藝
    3.3 測試光波導(dǎo)的設(shè)計
    3.4 測試樣品的制作
    3.5 測試結(jié)果及分析
        3.5.1 近場輸出光斑的測量
        3.5.2 損耗測量
            3.5.2.1 彎曲波導(dǎo)的彎曲損耗
            3.5.2.2 直波導(dǎo)的傳輸損耗
    3.6 彎曲波導(dǎo)中線偏振輸入光的偏振旋轉(zhuǎn)研究
    3.7 本章小結(jié)
第四章 微小型鈮酸鋰薄膜電光調(diào)諧光交錯濾波器
    4.1 研究背景
    4.2 器件設(shè)計
        4.2.1 器件的整體結(jié)構(gòu)及工作原理
        4.2.2 MMI3 dB功率分配器的設(shè)計
        4.2.3 器件設(shè)計參數(shù)
    4.3 器件制作
    4.4 器件測試
        4.4.1 器件的傳輸性能
        4.4.2 器件的電光調(diào)諧性能
        4.4.3 器件溫度特性測試及電光調(diào)諧補償機制驗證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 單片集成可重構(gòu)的1×4電光調(diào)諧光交錯濾波器
    5.1 研究背景
    5.2 器件設(shè)計
        5.2.1 器件的整體結(jié)構(gòu)及工作原理
        5.2.2 MMI3dB功率分配器的設(shè)計
        5.2.3 器件設(shè)計參數(shù)
    5.3 器件制作
    5.4 器件測試
        5.4.1 器件的光學(xué)性能
        5.4.2 器件的電光可重構(gòu)性能
        5.4.3 器件的電光響應(yīng)測試
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作不足與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果



本文編號：3840958