傳統(tǒng)的以電子為媒介的芯片系統(tǒng)將人們帶入了信息與互聯(lián)網的時代,數(shù)十年蓬勃的發(fā)展過后,一方面隨著摩爾定律與香農定律逐漸逼近極限,信息載體的存儲密度與運算速度的提升愈發(fā)困難。另一方面,隨著物聯(lián)網與5G的新紀元嶄露頭角,人們對信號的傳播、調制、探測各方面都提出更高的要求。光子,相比于電子有更快的響應速度,在信息傳輸方面有大容量、低串擾的優(yōu)勢。隨著微納加工技術的不斷進步,以光子為媒介的集成光學芯片逐漸從理論走向實踐,硅基的光子學芯片技術已經較為成熟,并逐漸出現(xiàn)在大規(guī)模的商用舞臺。鈮酸鋰被譽為“光學中的硅”。它對光有聲、光、電、熱各個方面的響應,是一種優(yōu)秀的光學芯片基底材料。隨著鈮酸鋰薄膜的出現(xiàn),將光場束縛在亞微米尺度的結構中成為可能,引發(fā)了鈮酸鋰領域的一場革命。本文中,我們首先對鈮酸鋰各方面的性質進行簡要介紹,然后重點回顧基于鈮酸鋰薄膜上主要的微納器件及其制備方法�，F(xiàn)有的半導體加工技術在鈮酸鋰的圖形化、刻蝕、金屬薄膜等方面已經有了重要進展,為以后直接制備鈮酸鋰基集成光學芯片打下堅實的工藝基礎。飛秒激光因為具有極高的峰值功率,極小的熱影響區(qū)域,是精密加工的一種重要手段。而波導和微腔是光芯片中的重要... 

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 鈮酸鋰晶體簡介
    1.2 鈮酸鋰薄膜的研究進展和應用
        1.2.1 鈮酸鋰薄膜的結構和制備方法
        1.2.2 基于鈮酸鋰薄膜的微納器件
        1.2.3 鈮酸鋰基的集成光學芯片
    1.3 論文研究內容和創(chuàng)新點
第二章 飛秒激光直寫鈮酸鋰波導和微腔
    2.1 飛秒激光加工透明介質的原理
    2.2 飛秒激光加工平臺
    2.3 飛秒激光直寫光波導
    2.4 飛秒激光直寫鈮酸鋰微腔
    2.5 飛秒激光直寫鉭酸鋰微腔
    2.6 本章小結
第三章 飛秒激光提高光學微腔品質因子
    3.1 光學微腔簡介
        3.1.1 回音壁光學模式
        3.1.2 回音壁微腔中的光學模式
        3.1.3 回音壁微腔的基本參數(shù)
    3.2 微腔光場耦合方案
        3.2.1 倏逝波耦合理論
        3.2.2 拉錐光纖的制備
    3.3 飛秒激光提高微腔品質因子
        3.3.1 提高微腔品質因子的方法
        3.3.2 利用飛秒激光提高微腔品質因子
        3.3.3 飛秒激光與微腔作用過程中的模式演化
    3.4 本章小結
第四章 光學芯片中的非線性頻率轉換器件
    4.1 頻率轉換和相位匹配
        4.1.1 二階非線性頻率轉換
        4.1.2 相位匹配方式
    4.2 光學芯片中的非線性器件
        4.2.1 波導中的頻率轉換
        4.2.2 微腔中的頻率轉換
    4.3 鈮酸鋰和鉭酸鋰微腔中的頻率轉換
        4.3.1 鈮酸鋰微盤中的倍頻實驗與結果分析
        4.3.2 鉭酸鋰微盤中的倍頻實驗與結果分析
    4.4 本章小結
第五章 基于周期性極化鈮酸鋰薄膜的寬帶倍頻研究
    5.1 寬帶頻率轉換
        5.1.1 群速度匹配
        5.1.2 周期性極化鈮酸鋰中的寬帶倍頻
    5.2 基于周期性極化鈮酸鋰薄膜的寬帶倍頻
        5.2.1 周期性極化鈮酸鋰薄膜中寬帶倍頻的理論分析
        5.2.2 周期性極化鈮酸鋰薄膜的制備
        5.2.3 周期性極化鈮酸鋰薄膜中的寬帶倍頻實驗
    5.3 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 未來工作展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Sum-frequency generation in on-chip lithium niobate microdisk resonators[J]. ZHENZHONG HAO,JIE WANG,SHUQIONG MA,WENBO MAO,FANG BO,FENG GAO,GUOQUAN ZHANG,JINGJUN XU.  Photonics Research. 2017(06)
[2]Second harmonic generation in a high-Q lithium niobate microresonator fabricated by femtosecond laser micromachining[J]. LIN JinTian,XU YingXin,FANG ZhiWei,WANG Min,WANG NengWen,QIAO LingLing,FANG Wei,CHENG Ya.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2015(11)



本文編號：3648494