离子注入结合离子交换技术制备KTiOPO4光波导特性研究

用离子注入结合离子交换技术形成了 KTiOPO₄ 平面光波导,研究了离子注入对离子交换波导结构的影响.使用棱镜耦合法测量了波导特性,结果显示形成了表面折射率升高的多模波导,通过背散射技术研究了离子交换后的 Rb 离子分布.实验表明,注入离子导致样品晶格损伤,在 2.8 μm处对离子交换形成了阻挡层,阻止了交换向KTP晶体的更深处进行.     

离子交换KTP晶体光波导及其各向异性波导性能研究

采用离子交换法制备了Ｒｂ：ＫＴＰ晶体光波导，在不同波长的耦合光下测量了ＴＥ和ＴＭ偏振波导模式的有效折射率，拟合了波导层折射率的余误差函数分布，证明了波导折射率增量的各向异性，给出了其色散关系；最后计算并讨论了Ｒｂ：ＫＴＰ波导的扩散特性。     

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。     

离子注入石英玻璃光波导的研究

在熔融石英玻璃衬底上,通过注入氮离子和硼离子,制成了低损耗、单模平面光波导.波导的最大折射率和离子浓度分布的半宽度分别是1.48和0.5μm,波导损耗<0.1dB/cm.     

周期分割KTiOPO4光波导制备及特性

采用离子交换方法,在KTiOPO4晶体表现制备周期分割光波导。研究不同Ba/Bb离子配比含量,离子交换波导的交换速率。并采用X－射线双晶衍射方法测试,在不同的离子配比下,光波导的晶格参数变化为0．42％－0．25％。     

离子注入法形成的LiTaO3平板光波导的特性分析

用能量为２．８ＭｅＶ、剂量为１．４×１０１６ｉｏｎ／ｃｍ２的Ｈｅ＋在室温（３００Ｋ）下注入到晶体材料ＬｉＴａＯ３中，形成了离子注入平板光波导。用棱镜耦合法观察和测量了ＬｉＴａＯ３波导导模的分布，并对退火前后的ＬｉＴａＯ３波导的折射率分布进行了计算和比较。利用背散射／沟道技术分析了由于Ｈｅ＋的注入而引起的波导表面的损伤。     

干银膜离子交换玻璃平面光波导

本文采用干银膜离子交换方法,在硅酸盐玻璃表面实现Ag^ -Na^2 离子交换,形成高折射率层,制备出低损耗平面光波导,为玻璃光波导制备提供新的有效技术途径。     

利用离子交换技术制备跑道形波导谐振腔滤波器的研究

采用AgNO3和KNO3混和熔盐作为离子交换源,在K9玻璃上制备了跑道形波导谐振腔滤波器。利用ASE宽带光源和光谱仪对器件特性进行了测试,得到的该滤波器自由光谱范围为0.176nm。对比对Cr=4dB和3dB带宽δλ=0.13nm来说,耦合系数和传输损耗分别为к=0.9和α=3.2dB/cm。测试了环形腔的热光调相特性,在16℃的变化范围内实现了2π的相移。通过分析,波导材料的热光系数约为1.49×10-5/℃。该滤波器不仅可用于滤波、传感等领域,而且也可与其它波导结构相结合实现新的功能。     

K+-Na+和Ag+-Na+两步离子交换技术制作玻璃基光波导研究

利用K+-Na+和Ag+-Na+两步离子交换得到掩埋型光波导.该方法抑制Ag+-Na+离子交换时产生的Ag+微粒,降低波导损耗,增加波导截面的圆对称性,从而提高光波导器件的性能.用该方法制作了1×8光功分器,其插入损耗平均为10.9 dB.     

Optical Waveguide Formed in RbTiOPO4 Crystal by 6.0 MeV O^3＋ Implantation

A planar optical waveguide was formed in RbTiOP04 crystal by 6.0-MeV oxygen ion implantation with the dose of 2 × 10^15 ions/cm2 at room temperature. Annealing at 200℃ for 30min in air is performed to improve the thermal stability of the waveguide. The dark modes of the waveguide are measured at wavelengths 633 and 1539 nm, respectively. The refractive index profiles in the guiding layer are reconstructed by using the reflectivity calculation method. TRIM＇98 code was carried out to simulate the damage profiles caused by the implantation process to obtain a better understanding of the waveguide formation.     

质子注入掺镱磷酸盐玻璃平面光波导的近红外特性

在能量为(0.5+0.55)MeV和剂量为(1.0+2.0)×10^16 ions/cm^2的条件下,通过氢离子注入制备了掺Yb^3+磷酸盐玻璃波导,并研究了该波导在近红外波段的特性.棱镜耦合法测量的离子注入波导的导模的有效折射率与反射计算法计算的有效折射率基本吻合.通过模拟辐照引起的空位分布,探讨了离子注入平面波导的形成理论.利用FD-BPM对波导中的传播模式进行了模拟,结果表明高能量的氢离子注入掺Yb 3+磷酸盐玻璃能够制备出近红外波导结构.     

Optical Planar Waveguides in KTiOPO4 Crystals by MeV Oxygen Ion Implantation

We report on the optical planar waveguide formation in KTiOPO4 crystals by single or double oxygen ion implantation at energies of 2.4-3.0 MeV and doses of 1015 ions/cm^2. The dark-line spectroscopy properties are investigated by a prism-coupling method. With an effective refractive index method, the refractive index profiles of the waveguides are reconstructed. The program code TRIM＇98 （transport of ions in matter） is used to simulate the implantation process of oxygen ions into the KTiOPO4 crystal. It is found that an inherent relationship exists between the nuclear damage and the refractive index changes induced by the ion-beam implantation.     

KTiOPO4晶体的太赫兹光学声子振荡特性研究

采用超快半导体光电导开关的宽带太赫兹时域频谱系统,研究了 KTiOPO4 晶体在0.5～2.0THz波段的光学声子振荡特性;在晶体z轴平行于THz波电场振动方向时发现了明显的吸收峰.利用晶体中晶格振动模式（光学声子）对光谱的选择性吸收特性和多洛仑兹振子伪谐振介电模型,很好地拟合了KTP晶体的复介电常量曲线,得到了对应晶格弱振动的光学声子的频谱参量值.研究结果表明,位于ω1 /2π=1.76 THz的吸收峰是KTP晶体中沿z轴排列的K+相对于PO4和TiO6晶格振动造成的光学外振动模.同时也说明THz波对于晶格弱振动非常敏感,对于微弱的光学声子吸收峰的频谱分析更加精准.     

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.     

周期极化KTP晶体光参量振荡特性研究

基于较新的Sellmeier方程,研究了周期极化钛氧磷酸钾(KTiOPO₄简称KTP)晶体光参量振荡的容差特性,给出了极化反转光栅周期、晶体温度及泵浦光波长的调谐曲线和带宽的容差特性曲线,并与PPLN晶体作了比较数值计算结果与已有实验数据吻合较好.     

Changes in Structural and Optical Properties of Polycarbonate Induced by Ag+ Ion Implantation

Transparent polycarbonate samples were implanted with 1 MeV Ag⁺ ions to various doses ranging from 5 × 10¹⁴ to 3 × 10¹⁶ ions cm^?2 with a beam current density of 900 nA cm^?2. Modification in the structure of polycarbonate as a function of the implantation fluence was investigated using micro-Raman spectroscopy, glancing angle X-ray diffraction, and UV-Vis spectroscopy. Raman spectroscopy pointed toward the formation of graphite structures/clusters due to the ion implantation. UV-Vis absorption analysis suggests the formation of a carbonaceous layer and a drastic decrease in optical band gap from 4.12 eV to 0.50 eV at an implanted dose of 3 × 10¹⁶ ions cm^?2. The correlation between the decrease in band gap and the structural changes is discussed.     

Non-Uniformity of Ion Implantation in Direct-Current Plasma Immersion Ion Implantation

A particle-in-cell simulation is developed to study dc plasma immersion ion implantation. Particular attention is paid to the influence of the voltage applied to the target on the ion path, and the ion flux distribution on the target surface. It is found that the potential near the aperture within the plasma region is not the plasma potential, and is impacted by the voltage applied to the implanted target. A curved equipotential contour expands into the plasma region through the aperture and the extent of the expansion depends on the voltage. Ions accelerated by the electric field in the sheath form a beam shape and a flux distribution on the target surface, which are strongly dependent on the applied voltage. The results of the simulations demonstrate the formation mechanism of the grid-shadow effect, which is in agreement with the result observed experimentally.