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玻璃光波导功分器理论、技术及其光学特性研究

本文详细介绍离子交换法制作玻璃波导的研究进展,对常用几种离子对交换产生折射率分布进行比较,发现用Tl + ? Na+进行离子交换所得波导具有实际的研究价值。然后对光功分器的产业前景、结构、技术指标和关键技术进行了具体介绍,得到在新一代功分器具有微型化、高性能、阵列化和集成化等优点下,提出研究玻璃光波导功分器的必要性和重要性。在该论文理论部分,详细地研究玻璃离子交换过程和形成光波导的微观机理,分析Tl + ? Na+交换的扩散动力学。由于Tl + ? Na+离子半径相差较大,在交换过程中产生的应力会引起折射率的变化。通过实验证明应力与折射率分布之间存在一定的关系式。而以往Fick 定律只考虑离子交换极化率和离子交换半径差,所得的折射率分布解释Tl + ? Na+交换存在一定偏差。从而必须考虑包括应力在内的三个因素所共同产生的折射率分布方程,并对Fick 定律所得方程加入修正项。通过WKB 法,得到折射率分布近似为“改进”的高斯函数  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

掺铒Al_2O_3薄膜制备工艺、光波导增益特性的理论与实验研究

掺铒光波导放大器不仅可以在全光通信网络的发展中发挥重要的作用,而且也将在光电子集成的研究中发挥重要的作用。本文探索了掺铒、镱铒共掺Al_2O_3薄膜和硅酸盐玻璃的制备工艺,对掺铒、镱铒共掺Al_2O_3光波导放大器增益特性进行了理论和实验研究,主要内容包括以下几个方面:1.用有限元法、传输方程和速率方程,数值模拟了脊形掺铒Al_2O_3光波导放大器净增益与掺铒浓度、波导长度、泵浦功率和信号功率的关系。计算结果为有源光波导器件的优化设计,提供了理论依据。讨论了光波导器件出现的侧蚀对放大器净增益的影响。2.首次分析了多级脊形掺铒Al_2O_3光波导放大器级联的净增益特性。级联放大系统中,不仅存在第一类净增益亏损,也可能出现第二类净增益亏损。净增益亏损与光波导掺铒浓度、输入信号强度有关。掺铒浓度越高、信号功率越强,净增益亏损越大。3.探索了制备掺铒、镱铒共掺Al_2O_3薄膜的三种工艺方法。其中,首次采用中频磁控溅射同步沉积法制备了镱...  (本文共104页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

面向光集成的光波导材料制备与参数测量方法研究

集成光波导器件作为光通信中最重要的基础性部件之一,随着光通信技术的飞速发展,受到人们越来越多的重视,而集成光波导材料是器件的基础,其光学性能很大程度上决定了器件性能。新型电磁材料—负折射率介质的出现又为集成光波导器件中的突破提供了重要的途径。负折射率介质是当前光学与材料领域中热门新型人工电磁介质,虽然目前在可见光波段还没有制作出来,但是由于其在光波段具有非常重要的潜在应用价值,近年来引起了越来越多科研人员的兴趣。本论文以集成光波导材料为研究对象,重点研究了集成光波导材料的参数测量方法及制备技术,主要作了如下工作:1.棱镜耦合法和泄漏波导法的理论基础方面研究了倏逝波和光学隧道效应,棱镜耦合法和泄漏波导法的测量理论依据是平板波导模式理论,波导模式理论方面重点研究了含有正负折射率介质多层平板波导中的转移矩阵法,第一次推导出了适用于正负折射率介质材料的转移矩阵,以此分析了多层平板波导的模式色散特性;模拟理论方面重点研究了传输矩阵法,从严...  (本文共176页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)
中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)

离子交换玻璃光波导器件制备技术研究

采用离子交换技术在玻璃上制备集成光学器件近年来引起了研究者们的广泛兴趣。原因在于它具有一些优异的性质,包括:传输损耗低,易于掺杂高浓度的稀土离子,与光纤的光学特性匹配,耦合损耗小,环境稳定性好,易于集成,成本低廉。本研究报告针对熔盐离子交换技术制备玻璃集成光学器件的相关理论与技术问题进行了详细讨论,并且对离子交换技术在集成光学方面的进一步发展和应用进行了深入探讨。主要包括以下四个部分。第一部分简要介绍了离子交换光波导器件及其制备技术,并对该项技术的发展现状进行了评述。第二部分对玻璃光波导的研究方法进行了阐述,给出了从离子交换工艺参数研究光波导特性的一系列数学模型,并对光波导的测试方法进行了讨论。这部分中作者提出了一种采用迭代法重建平板光波导折射率分布的方法,与常用的IWKB法相比,这种方法不仅具有更好的自洽性,而且具有更高的准确性。第三部分是实验部分,叙述了作者采用离子交换工艺在BK7玻璃基片上制作1×4光功分器的制作过程以及对...  (本文共104页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
山东大学

离子注入与离子束刻蚀制备平面和条形光波导的研究

光波导就是折射率高的区域由折射率低的区域包裹的结构。它可以把光限制在较小的区域传播以提高光密度,从而更好的利用非线性晶体的非线性性质或者降低激光材料的泵浦阈值。光波导是集成光学的基本单元,同时也是全光网络传输的基础,以其独特的性能、高集成化以及规模生产的低成本,在各种光器件的制造中起着重要的作用。因此,人们一直在探索有效的方法来制备性能优良的光波导。离子注入技术作为一种成熟的材料表面改性技术,引起了人们广泛的关注,迄今为止,人们已经利用离子注入技术在包括光学晶体、玻璃、半导体以及有机聚合物在内的大量光学材料中形成了光波导结构,取得了许多进展。现在国际上多采用能量为几兆电子伏特(MeV)的轻离子(如He,H)注入到光学材料内,这种方法主要是利用在注入离子的射程末端形成一个折射率降低的光学位垒,在光学位垒和空气之间所夹的区域形成波导结构。在用重离子注入部分光学材料(如铌酸锂(LiNbO_3)、掺钕钒酸钇(Nd:YVO_4)、偏硼酸钡...  (本文共166页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
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离子注入平面与条形光波导的优化条件研究

光通信技术已经成为迅猛发展的综合性技术领域。光波导结构作为集成光路的最基本的组成单元在现代光通信领域具有十分重要的用途。研究人员一直在探索有效的方法来制备具有优良性能的光波导。现在常用的制备波导的方法主要有扩散、交换、薄膜沉积以及离子注入等。离子注入技术对衬底材料结构的选择性较低。迄今为止,人们已经利用离子注入技术在包括光学晶体、玻璃等大量的光学材料上形成了光波导。因此离子注入技术已经成为制备光波导的有效手段。离子注入按照其注入离子原子质量的大小可以大致分为轻离子注入以及重离子注入两种。轻离子注入的离子包括氦离子以及质子,而重离子则主要有碳、氧、硅、镍、铜等一些原子质量较重的离子。一般说来,轻离子注入对晶格的扰动较小,但是其注入剂量较大,成本较高。重离子注入剂量则相对较低。在一些特定的材料里,形成有效波导结构所需要的离子剂量仅为10~(13)ions/cm~2量级。对于离子注入光学晶体形成的光波导(特别是那些具有明显双折射性质的...  (本文共136页) 本文目录 | 阅读全文>>