KTP离子交换光波导及特性

报道了制备Ｚ－切ＫＴＰＲｂ／Ｂａ离子交换平面光波导的方法，给出了较理想的Ｒｂ和Ｂａ的ｍｏｌ％比，测量了光波导层的光损伤感度和晶格常数变化。实验结果表明：光损伤感度为１．２～２．３×１０－１０ｃｍ２／Ｊ，它与掺Ｂａ的含量和热退火工艺无关；晶格常数的变化为０．４２～０．２５％，它随着掺Ｂａ含量的增加而减少。     

气相质子交换LiTaO3光波导及其特性

本文利用苯甲酸气相质子交换技术制备了LiTaO3光波导，测量了Z-切LiTaO3光波导的参数（交换深度d和表面折射率增量△nc）和X-切LiTaO3光波导的红外吸收谱，给出了光波导层的折射率分布，并与液相质子交换热退火光波导的结果进行了比较。实验结果表明：非寻常折射率分布与热退火液相质子交换方法制备的LiTaO3光波导基本相近，但表面非寻常折射率增量（△nc）更大，其折射率分布更接近于高斯型。     

光波导折射率分布的数值计算法

介绍了光波导折射率分布的数值计算法，采用该方法，可由光波导输出端面的二维光强分布得到的其折射率差的二维分布和沿ｘ，ｙ方向的线分布，文中给出了Ｔｉ：ＬｉＮｂＯ３光波导沿垂直于基片表面方向的折射率差分布的测量结果。     

Ti：LiNdO3波导的折射率计算与测量

Ti：LiNdO3光波导器件在光纤通信、光纤传感、信息光学以及非线性光学领域有着重要而广泛的应用。可调谐滤波器是下一代光通信网络中重要的器件，可用来构成动态的OADM，集成光波导声光可调谐滤波器（IAOTF）是实现此种功能的最具潜力的器件之一。该器件需要在X切Y传的Ti：LiNdO3晶片上采用Ti扩散技术完成。对于可调谐滤波器的设计而言，具有低损耗、单模传输、高质量的光波导是非常重要的。因此必须研究扩散波导的折射率分布以及它与波导参数之间的关系。现有文献多只给出Z切LiNdO3波导的折射率在不同扩散参数下的分布。而对X切Y传的LiNdO3波导折射率未作讨论。在其他扩散条件都一定条件下，可以认为不同切向下扩散波导折射率变化。只是由于不同切向下扩散常数不同造成的，所以本文提出用Z切下折射率分布修正X切下的折射率。本文通过两种不同的方法分别计算了X切Ti：LiNdO3波导折射率随扩散条件的变化规律。从计算的结果可以验证Z切下折射率分布修正X切下的折射率的方法是可行的。其中方法二还可以计算扩散波导的有效折射率。并用棱镜耦合方法测量有效折射率，通过有效折射率计算出折射率差。并对两种方法得到的结果进行了分析比较。     

LiNbO3:Fe晶体中光写入波导时折射率的变化规律

研究了利用光辐照法制作光折变波导时LiNbO3:Fe晶体中折射率变化的规律.分别采用波长为6328nm和532nm的寻常偏振和非常偏振的细激光束和片状激光束，在LiNbO3:Fe晶体中进行了写入波导实验.研究表明，制作波导的写入光宜采用寻常偏振光.在利用由光束辐照LiNbO3:Fe晶体形成的正折射率变化区域作为波导结构时，必须严格控制辐照时间.否则，由于长时间光辐照会带来较强的噪音栅以及折射率变化区域会发生扩展，而难以形成优 质波导.利用片光在“三明治”方式辐照下，以小曝光量制作波导时，可以避免噪音栅的 关键词： 光致折射率变化 光折变波导 光辐照法 LiNbO3:Fe晶体     

非均匀平板波导的色散方程

利用转移矩阵理论分析了任意折射率分布平板波导的传输特性，导出了非均匀平板波导的近似解析色散方程，并指出了ＷＫＢ近似的局限性，数值比较的结果表明，文中所得公式的精确度优于传统的ＷＫＢ方法和其它近似方法。     

LiNbO3:Fe晶体中光写入平面光波导的导光特性研究

从光折变效应的单中心模型和载流子的光伏迁移机理出发给出了高斯片光在LiNbO3:Fe晶 体中导致的折射率变化分布的解析表达式.利用片光以“三明治”辐照方式在LiNbO3:Fe晶 体中写入了平面光波导结构.用切片干涉法测量了波导区的折射率分布，并对波导进行了简 单的导光测试.根据射线方程以及波导的折射率分布对光写入波导的导光特性进行了模拟计 算分析.研究结果表明，在LiNbO3:Fe晶体中光写入光波导是可行的. 关键词： LiNbO3:Fe晶体 光辐照法 平面光波导 导光特性 高斯片光     

Cu2+离子注入的石英光波导的特性研究

利用Cu2+离子注入的方式在熔融石英和石英晶体上分别制备了平面光波导结构.通过棱镜耦合实验测试了两种光波导的导模特性,结果表明:在同样的注入条件下熔融石英上形成了增加型的光波导结构,而石英晶体上形成了位垒型的光波导结构.研究了退火温度对两种光波导导模折射率的影响,熔融石英光波导中导模的折射率随着退火温度的升高而降低,而石英晶体光波导中导模的折射率随着退火温度的升高先增加后降低.为了进一步分析离子注入两种材料形成光波导的微观机理,利用SRIM模拟了Cu2+离子注入两种材料的电子能量损失和核能量损失,并且模拟了两种光波导结构的折射率分布.模拟结果表明:熔融石英光波导的主要形成原因是离子注入表面的折射率大于其体材料的折射率,而石英晶体光波导的主要形成原因是离子射程末端的折射率小于其体材料的折射率.因此,在熔融石英光波导的形成中电子能量损失起主要作用,而在石英晶体光波导的形成中核能量损失起主要作用.     

质子交换和热退火LiTaO3光波导特性

本文报道了质子交换ＬｉＴａＯ３光波导层的晶格常数变化、质子浓度分布和折射率分布以及红外吸收谱等的测量方法和结果，并与热退火后的测量结果进行了比较。实验结果表明：热退火处理的光波导其非寻常折射率的增高不依赖于质子浓度。     

后处理对离子交换磷酸盐玻璃平面光波导的影响

研究了退火和二次离子交换对Er3+/Yb3+共掺的磷酸盐玻璃平面光波导传输特性的影响。在退火过程中，由于热效应和波导层Ag+离子的浓度差使得Ag+离子重新分布；随着退火时间的延长和温度的升高，光波导模式数目逐渐增加，波导层深度加深，且波导表面折射率与玻璃基质折射率差减小，退火扩散深度与退火时间的平方根成正比。电子探针结果显示在二次离子交换后形成了掩埋式的光波导，Ag+离子浓度接近二次方分布，而掩埋式的光波导有助于降低光波导的传输损耗。     

Nonlinear directional coupler based on Rb:KTP-waveguides

We propose the use of KTP-based waveguides for all-optical switching. The passing of subnanosecond light pulses through the Rb:KTP nonlinear directional coupler is investigated. The nonlinear switching of 40% of light power from the one channel to another is observed at 5 kW input power.     

带有KTP缺陷的2维光子晶体设计与能带特性

 设计了一种通过改变缺陷介质折射率实现能带特性改变的可调谐2维光子晶体激光器微腔,在光子晶体中引入点缺陷磷酸氧钛钾(KTP),在KTP两端施加交流电场控制KTP晶体折射率变化。实验过程中观察到了正方排列的光子晶体随着KTP 晶体折射率逐渐增大,晶体禁带数量减少,且向归一化频率小的方向移动,禁带宽度基本不变;而三角排列的晶格能带随着KTP折射率增大,禁带逐渐变窄,且有向低频方向移动的趋势。用平面波展开法分析了晶体的能带结构,得到理上的描述。     

BK7玻璃保护层掺钕磷酸盐玻璃波导特性

实验研究了基于KNO3稀释AgNO3混合熔盐离子交换法制备的镀有BK7玻璃保护层的N31型掺钕磷酸玻璃平面波导。采用棱镜耦合技术测试了其波导的有效折射率,应用IWBK方法拟合了其折射率分布。实验结果表明:在一定的扩散时间(5～7h)和交换温度(360～380℃)范围内,KNO3与AgNO3混合熔盐比对波导制备的影响起主导作用,引起的表面折射率的变化可达到0.025;BK7玻璃保护层对热离子交换掺钕磷酸盐玻璃表面起到了很好的保护作用,获得了良好的导模传输特性,其光传输损耗约为0.9dB/cm。     

两介质波导的最小中心间距

根据波导的耦合模理论,推导出两介质波导单位长度串扰的表达式,并在一定串扰的前提下,定义了两介质波导最小间距和最小中心间距,提出采用最小中心间距做为衡量波导集成度的参量.分析了波导尺寸及折射率差对最小间距、最小中心间距的影响.分析和模拟结果表明:折射率差越大,两波导最小间距、最小中心间距越小;在大折射率差的条件下,两波导最小间距可以降低到1 μm以下;在给定的工作波长、折射率分布的条件下,两介质波导的最小中心间距存在最小值.     

小尺寸低折射率差硅基二氧化硅阵列波导光栅

随着AWG型器件在光通信系统中的大规模应用,对低成本AWG芯片的需求越来越多。在各种降成本方案中,减小AWG芯片的尺寸是最有效的方法之一。本文介绍了一种新型小尺寸低折射率差硅基二氧化硅阵列波导光栅（AWG）的设计。在该AWG中,输入波导/输出波导与平板波导连接的部分制作成两侧为空气槽的高折射率差波导,所以在与输出平板波导连接处的相邻输出波导间距较小,这样可以在设计上缩短平板波导的长度、减少阵列波导的数量,实现较小的AWG芯片尺寸。该AWG的其它部分,如输入/输出波导与光纤耦合的部分、阵列波导光栅等均采用常规的低折射率波导工艺,所以就同时具有与常规的低折射率波导AWG相同的优点：如低耦合损耗、较好的串扰以及光学特性等。根据这个原理,设计了一种40通道100 GHz频率间隔的低折射率差硅基二氧化硅AWG,其芯片尺寸只有23.88 mm?10.5 mm,是传统相同材料制作的AWG尺寸的1/6。     

掩埋型离子交换玻璃光波导的变分分析

用变分法对离子交换法制备的掺铒光波导的传播特性进行了分析,推导出了适用于掩埋型离子交换玻璃沟道光波导中场分布传播常量的变分表达式,构建了场分布的厄米-高斯型试探解,在两种不同实验条件下,采用变分法确定了试探解中的待定参量,获得光波导中的场分布,利用传播常量的变分公式和已确定的场分布计算得到了传播常量和有效折射率。计算数据表明:导波区域的有效折射率稍稍地大于限制层的折射率,说明离子交换法制备的波导器件是弱波导;高的辅助退火电场强度和适当的退火时间下,所制备的光波导可以支持更多光模式的传输。该方法计算过程简洁、快速,计算结果与实验结果吻合。     

平面光波导用于实时测试生化反应新方法的研究

在分析经典消逝波光波导生化传感器的基础上,为寻找性能更佳的传感器,探讨用更为直观的截止特性来进行生化传感。分别对三层及四层平板波导进行了研究,指出了作为基于截止特性的生化传感器三层波导结构存在的局限性。在理论上研究了可以在四层波导中使用变折射率材料来进行基于截止特性的生化传感,并给出了由空气隙、极化聚合物、高折射率薄膜、待测物组成的传感器结构示意图。用数值分析的方法绘出了此装置的灵敏度与高折射率薄膜厚度的关系曲线,并将它同经典消逝波光波导生化传感器灵敏度与薄膜厚度关系图进行了比较。结果表明,这种新型传感器理论上可以在较厚的薄膜结构中达到很高的灵敏度。     

Simulation of refractive index profiles for titanium indiffused lithium niobate channel waveguides

A generally applicable method to simulate the two-dimensional profiles of Ti-concentration and refractive index of Ti:LiNbO₃, waveguides is presented. The influence of the fabricational parameters on the refractive index profiles has been studied in detail. The model parameters are extracted from the available experimental data. The computed values of surface refractive index change agree closely with the experimental results. The model is also extended for coupled waveguides.