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。     

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。     

掺半导体玻璃(SDG)波导非线性饱和的导波测量方法

掺半导体玻璃波导的折射率分布是通过多模波导有效折射率测量得到的.当耦合进入波导的激光功率密度变化时,可在不同模深度处,测量到波导的非线性折射率系数,并获得波导非线性折射率系数与功率密度的关系.从而得到波导的非线性饱和值为1.54×10-4.     

极化聚合物薄膜波导的光学特性

叙述了键合型ＤＡＮＳ聚合物薄膜波导的制备和极化过程。应用集成光学中的棱镜耦合技术,对ＤＮＡＳ聚合物薄膜波导极化前后以及紫外光照射前后的光学特性分别进行了表征。实验结果表明,极化后波导非寻常光折射率明显增大而波导寻常光折射率减小;经过紫外光照射后,波导折射率降低约０．０２。     

集成光学 光波导参数测试

TN252 2005031939 渐变折射率波导表面折射率的确定=Determination of surface index of graded-index waveguides[刊,中]／付国兰 (上海交通大学物理系．上海(200240)),曹庄琪…∥光学 学报．-2005,25(2)．-161-164 单调变化的渐变折射率波导的表面折射率大于波导 基模的有效折射率,因而不能用传统的m-线方法测量。 利用分析转移矩阵(ATM)方法研究了渐变折射率波导中 的表面等离子波,提出了一种确定波导近表面折射率的实     

亮孤子在宇称时间对称波导中的传输和控制

基于光波在宇称-时间(PT)对称波导中传输的理论模型, 数值研究了亮孤子在呈高斯分布的PT对称克尔非线性平板波导中的传输和控制. PT对称波导, 要求波导的折射率分布呈偶对称, 而增益/损耗分布呈奇对称. 结果表明: 当波导的折射率分布强度为正时, PT对称波导的中心折射率最大, 即使没有自聚焦克尔非线性效应, PT对称波导也可以束缚光波, 形成波浪形光束且长距离传输; 当折射率分布强度为负时, PT对称波导的中心折射率最小, 光波的传输方向发生偏移. 而增益/损耗分布可控制光波的偏移方向: 增益/损耗分布强度为正, 光波向左偏移; 强度为负, 光波向右偏移; 强度为零时, 光波被分为两束. 且当折射率分布强度为负时, 可以很好地抑制相邻亮孤子间的相互作用. 该研究结果可为未来PT对称波导在全光控制方面的应用提供一定的理论依据.     

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     

超短脉冲激光在掺Er3+ 磷酸盐玻璃中制备光波导的实验研究

超短脉冲激光通过非线性吸收调制光学材料折射率提供了一种高效制备集成三维光子器件的途径.掺Er³⁺磷酸盐玻璃由于其优异的特性以及在1.55μm通信波段附近的发射光谱，成为了集成光学主动增益材料中的研究热点.实验采用重复频率1 kHz,中心波长800 nm,脉冲宽度120 fs的钛宝石飞秒激光放大系统作为制备波导的光源，系统研究了加工参数对激光写入形貌、波导形成及光学特性的影响.实验结果表明，在狭缝整形辅助短焦物镜横向刻写条件下，写入脉冲能量为1.8μJ时，光波导可以在写入速度为10μm/s-160μm的较宽范围内形成；写入速度为40μm/s时，光波导写入脉冲能量参数窗口为1.6μJ-2.0μJ;波导写入深度在125μm-200μm范围时，波导横截面对称性较好且折射率修改明显；近场强度测量结果显示所制备波导近场强度分布对称，导光特性良好.通过有限差分法反推波导区域折射率修改分布，结果显示最大折射率修改为Δn=6.6×10^-4.截断传输损耗测量结果显示所制备波导的传输损耗低至0.91 dB/cm.     

光波导技术同步测量棱镜及波导薄膜参数

依据全反射理论和棱镜耦合原理,实现了对棱镜折射率及波导薄膜材料折射率和厚度的同步测量。使用高准直半导体激光器激光入射到棱镜内部与波导膜的分界面上,逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角,得到棱镜耦合M线,曲线前面几组的波谷为波导模激发,在M线左侧收尾处有一个不完整波峰,其反射光强随入射角迅速衰减,为全反射时的临界点,由此可实现棱镜及波导薄膜参数的同步测量;用此法测量了棱镜耦合一体化平面波导棱镜的折射率和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物波导薄膜的折射率和厚度。测量棱镜折射率精度为±1.9×10-4,波导薄膜折射率和厚度的精度分别为±6.2×10-4 μm和±1.6×10-2 μm。     

极化聚合物薄膜取向有序度及极化寿命的表征

研究了极化聚事物薄膜波导的退极化过程,提出了表征极化聚合物薄膜取向有序度和极化寿命的集成光学方法。采用集成光学中的棱镜耦合技术,测量极化前后聚合物薄膜光波导的各向异性有效折射率。通过求解各向异性介质光波导的模式本征方程,得到波导极化前后寻常光和非寻常光折射率的变化及其随时间衰减,进而得到取向有序度随时间的变化曲线。采用复合指数函数模型进行最小二乘曲线拟合,进而推测其极化寿命。实验中以键合型ＤＡＮＳ     

Photonic crystal resonator integrated in a microfluidic system

We report on a novel optofluidic system consisting of a silica-based 1D photonic crystal, integrated planar waveguides, and electrically insulated fluidic channels. An array of pillars in a microfluidic channel designed for electrochromatography is used as a resonator for on-column label-free refractive index detection. The resonator was fabricated in a silicon oxynitride platform, to support electro-osmotic flow, and operated at lambda=1.55 microm. Different aqueous solutions of ethanol with refractive indices ranging from n=1.3330 to 1.3616 were pumped into the column/resonator, and the transmission spectra were recorded. Linear shifts of the resonant wavelengths yielded a maximum sensitivity of Deltalambda/Deltan=480 nm/RIU (refractive index unit), and a minimum difference of Deltan=0.007 RIU was measured.     

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。     

统计优化迭代法测量质子交换波导折射率分布

提出了一种用于拟合测量渐变波导的折射率分布的新的理论处理。该方法把统计优化手段导入循环迭代法 ,可适用于费米函数这一类曲线变化范围大、且有多个自变量的函数。实验上用焦磷酸质子交换制备了LiNbO3波导样品 ,用该方法对退火后的折射率分布作了测量拟合 ,折射率拟合值与实验值的均方差为± 8.2× 10 - 4。     

有机-无机复合ZrO2-SiO2平面光波导

采用溶胶-凝胶法合成ZrO2-SiO2有机一无机复合光波导材料，通过改变其中ZrO2的含量来调节材料的折射率，使材料分别适用于平面光波导的导光层(ng≈1．497)和衬底层、包层(mb=nc≈1．479)。采用旋转涂膜工艺和相应的热处理，在单晶硅基片上制备衬底层、导光层和包层等薄膜，其中导光层介质因具有感光性而可通过紫外光刻来制备光路图案。所得有机一无机复合ZrO2-SiO2板型平面光波导(衬底层 导光层)，用棱镜耦合截断法测试其光损耗在632．8nm波长处约为0．8dB／cm。对板型平面波导的导光层薄膜进行紫外光刻和异丙醇淋洗，制备出脊状光波导通道，在覆盖包层后，即获得埋层沟道式平面光波导。采用端耦合截断法测试了埋层沟道式平面光波导的光损耗(小于0．1dB／cm)，并观察了其近场图像以及导光材料在近红外窗口的吸收光谱。     

Photoconductivity and photovoltaic behaviour of LiNbO3 and LiNbO3 waveguides at high optical intensities

The photoconductivity and photovoltaic currents of pure LiNbO₃ and proton exchanged waveguides in LiNbO₃ have been measured as a function of the optical intensity up to about several kW/cm² by the use of surface electrodes. For pure LiNbO₃ the observed dependences are a simple extrapolation of the well known low intensity behaviour. The photoconductivity of proton exchanged waveguides is considerably increased compared with pure LiNbO₃ and the curves are strongly nonlinear in the high intensity region. These results can explain, at least qualitatively, the previously observed characteristic time and intensity dependence of light-induced refractive index changes in this type of waveguides. Both the time and temperature behaviour of the dark conductivity of all proton exchanged waveguides give strong evidence of ionic charge transport in the proton exchanged region.     

Quasioptical millimeter-wave measurements: Refractive index of thin plates

The refractive index of dielectric sheet materials (polystyrene, polypropylene) and of paraffin is measured at mm-wave frequencies using the specimens as dielectric slab waveguides. The mode wavelengths are measured in the evanescent field outside the slab of monomode and two-mode waveguides in which stationary interference patterns of modal fields are generated. The accuracy of the method is about 0.5%.     

Large photoinduced refractive index changes in pulsed-laser-deposited lead germanate glass waveguides with controllable refractive index sign change

Photosensitive lead germanate glass optical waveguides have been grown by pulsed laser deposition. The deposited waveguides are photosensitive over a broad ultraviolet spectral range (325-193 nm). Positive and/or negative refractive index changes have been observed, depending on the intensity of the ultraviolet radiation as well as on the deposition conditions. Absolute refractive index change values up to |(n|=1.06᎒^-2 have been measured.     

LiNbO3:Fe晶体中光写入阵列平面光波导的实验实现

采用两束相干平行光形成的干涉光场辐照LiNbO₃: Fe晶体,通过光折变效应在晶体中写入了阵列平面光波导.分别采用马赫-曾德干涉仪光路和光栅衍射法测量了阵列平面光波导的横向折射率分布和周期,并对所写入的阵列平面光波导进行了初步的导光测试.实验结果表明,用这种方法写入阵列平面光波导简便可行.     

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。     

Graded-index mid-infrared planar optical waveguides made from silver halides

Since the index of refraction of AgCl(x)Br(1-x) (x<1) is higher than that of AgCl, by diffusing Br(-) ions into AgCl it was possible to control the index and thus obtain planar waveguides made from silver chlorobromide (AgClBr) on a AgCl substrate. Silver halides are transparent in the mid IR, and it was therefore possible to characterize the waveguides by transmission of 10.6-mum CO(2)-laser radiation through them. In a typical case, the thickness was optically measured and was found to be 65mum , and the propagation loss was 16 dB/cm. The output-beam profile distribution was determined experimentally and found to be well correlated with a numerical analysis simulation based on a ray-tracing model of the eikonal equation. Planar waveguides that are transparent in the mid IR will likely be useful in numerous applications.