掺镁铌酸锂质子交换光波导光学性能的研究

本文用质子交换反应在5mol％MgO:LiNbO_3晶体中引起了e光折射率的增加,晶体中MgO的存在并不影响LiNbO_3质子交换光波导阶跃型折射率分布的特点。用常规的质子交换法制备的MgO:LiNb·O_3波导存在着损耗大和有效折射率不稳定的缺点,经过退火处理后,这些缺点可明显地得到改善。     

多模干涉型GaAs光功分器的研制

采用导模传输分析法设计了多模干涉型１×４ 光功分器。根据所确定的器件结构参数, 结合器件设计和制作过程中可能遇到的因素, 详细分析了器件中自映像效应多模波导的宽度和长度、波导的折射率等结构参数对器件性能的影响。进行了多模干涉型 Ｇａ Ａｓ １×４ 光功分器的制作和测试。测试结果表明, 所研制的器件实现了１×４ 光功分器功能。针对实验过程和测试结果中遇到的问题进行了讨论, 并提出了进一步完善器件性能的方法。     

铌酸锂质子交换波导中切伦科夫倍频实验研究

报道了质子交换铌酸锂平板波导中切伦科夫倍频蓝绿光输出研究。理论上计算了质子交换波导参数对不同基波波长倍频转换效率的影响。制备出适合于蓝绿光输出的铌酸锂质子交换波导并观测到较高转换效率的倍频光产生,实验中我们测量了倍频转换效率与抽运动率以及抽运波长的关系,实验结果与理论预测吻合。     

1.5μm质子交换铌酸锂光波导TE0模偏振器

在１．５μｍ光波长，首次研制出质子交换铌酸锂光波导ＴＥ０模偏振器。器件由嵌在Ｔｉ扩散波导之间的一段质子交换波导构成，器件长度为２ｍｍ。实验测得，偏振器的消光比和带尾纤插入损耗分别为４２ｄＢ和４．３ｄＢ。     

质子交换铌酸锂光波导的红外吸收光谱

用尼高力 36 0型红外吸收光谱仪对用已二酸 (Adipicacid)和苯甲酸 (Benzoicacid)的不同摩尔比混合作为质子源进行质子交换制作的Z切铌酸锂光波导进行红外吸收光谱分析。表明 :OH-自由基团在 35 0 0cm-1处存在吸收峰 ,对应于质子交换中替代质子的特征 ,OH-氢键在 70 0cm-1处存在另一个吸收峰 ,对应于交换中的填充质子的特征。当两种不同的质子源以不同的摩尔比例混合时 ,质子源中的H 浓度不同 ,进行交换的速度也不同 ,结果导致在 35 0 0和 70 0cm-1两处的峰的强度发生变化。而这两个峰强度之比值可作为制作高质量铌酸锂光波导的重要依据 ,因此 ,对这两个峰的研究对制作高质量的铌酸锂光波导具有重要的意义     

Z切LiNbO3晶体中退火质子交换光波导特性的研究

系统地研究Ｚ切ＬｉＮｂＯ３晶体中质子交换波导和退火质子交换波导的特性,得到了质子交换过程中的扩散常数和激活能。发现了质子交换波导的折射率呈线性阶跃型的折射率分布。通过连续退火,波导的折射率分布由线性阶跃型向高斯型过渡。退火可分为两个阶段,波导深度的增加在第一阶段随退火时间成指数关系,第二阶段与退火时间的平方根成线性关系。     

一种质子交换铌酸锂波导与保偏尾纤对轴方法

提出了一种用宽谱光源及偏光干涉效应为质子交换铌酸锂波导与其保偏尾纤的对轴方法.将宽谱光源与待对轴的保偏光纤相熔接,当宽谱光通过保偏光纤和质子交换铌酸锂波导后,由于偏光干涉效应,相干函数上新增不同的次峰.利用各次峰的位置和幅值信息,可解算出质子交换铌酸锂波导与其保偏尾纤的对轴角度,将解算出的角度作为反馈控制信号即可实现在线对轴.     

离子交换玻璃波导1×8多模干涉光功分器的研制

利用三维有限差分光束传输法 ( 3 D-FDBPM)对渐变折射率波导中自镜象效应进行分析与模拟 ,在此基础上 ,利用 K+ -Na+ 离子交换在国产 K9光学玻璃上制作了 1× 8多模干涉( MMI)光功分器 ,测试表明 ,该器件初步实现了光均分功能 .     

ZnO：LiNbO3质子交换光波导层内应变的测定

报道了利用Ｘ射线双晶衍射法精确确定ＺｎＯ：ＬｉＮｂＯ３质子交换光波导的晶格常数变化，结果表明，波导层内含有均匀分布的三维应变场，晶格常数的变化随着波导取向的不同而呈现各向异性特点。     

基于质子交换和刻蚀工艺的体铌酸锂阵列波导光栅

提出一种将质子交换技术和刻蚀技术结合的体铌酸锂波导和器件加工方案,基于质子交换的铌酸锂晶体相变特性改变,降低了质子交换区直接刻蚀难度,结合质子交换的纵向折射率改变和刻蚀波导的横向结构改变,波导尺寸显著降低,采用粒子群算法优化波导尺寸,最小可达2.5μm。基于该工艺方案设计了中心波长为1550 nm、四通道且通道间隔为400 GHz的阵列波导光栅,该阵列波导光栅的传输损耗约为6 dB,相邻通道间串扰均低于22 dB,整体尺寸仅为850μm×620μm,在高密度铌酸锂光子集成互连等场景具有较大的应用潜力。     

超低损耗铌酸锂光子学

铌酸锂光子集成是推动未来高速光通信和光信息处理领域变革性发展的重要前沿技术.介绍了利用铌酸锂光子芯片制造技术制备集成光路中关键光子结构与器件的最新研究进展.得益于单晶铌酸锂晶体的高非线性系数和强电光效应,利用制备的高性能铌酸锂光子器件演示了多种高效的非线性光学过程.     

级联二阶非线性铌酸锂全光开关的研制

以基于准位相匹配和频与差频级联二阶非线性[X^(2)：X^(2)]基础上的全光开关的理论分析作指导,进行了周期极化铌酸锂晶体(PPLN)和退火质子交换光波导(APE)的实验制备,利用所研制的PPLN-APE器件,以自行研制的工作波长为1．54μm的被动调Q掺钴铝酸镁激光器作为控制光源,以工作波长为1．5μm的连续二极管激光器为信号光源进行了级联二阶非线性全光开关实验。当控制光峰值功率为3kw,信号光功率为1mW时,实现13％的开关效率,分析了进一步提高全光开关性能的途径。     

小型铌酸锂多功能集成光学器件

为满足小型光纤陀螺对光学器件小体积的要求,对铌酸锂多功能集成光学小型化器件的结构做了分析和优化设计。采用BPM软件分析了Y形分支波导的S形波导损耗与弯曲长度及折射率差的关系。通过调整退火质子交换的工艺参数,增加了波导对光的束缚能力;降低了小型化芯片上S形波导的弯曲损耗;去掉了原有Y形波导的输出端直波导,直接由S形弯曲波导引至输出端,在更短的芯片上得到了更长的弯曲过渡区。设计制作的芯片长度由常规的20 mm减至12.5 mm,封装后的器件长度减小到20 mm,为目前同类常规器件尺寸的2/3。设计制作的器件插入损耗典型值小于2.5 dB,全温损耗变化量小于0.2 dB。     

质子交换LiNbO3光波导

本全面系统地综述了质子交换LiNbO3i光波导的机理、结构特征和光学性质。描述了掺杂LiNbO3质子交换波导的特征,并与纯LiNbO3光波导进行了比较。     

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。     

基于嵌入填充层的薄膜铌酸锂-氮化硅电光调制器

提出一种异质集成型薄膜铌酸锂电光调制器,由底部氮化硅波导、中间BCB黏合层、顶部铌酸锂薄膜构成调制区波导结构,调制电极位于铌酸锂薄膜的上部且二者之间填充了低折射率的SiO₂,以利于实现折射率匹配并降低光损耗、微波损耗。进一步利用马赫-曾德尔干涉仪结构,设计了相应的电光调制器,并提出一种倒台阶型薄膜结构,该结构可实现输入、输出波导与调制区波导的高效耦合。对该电光调制器进行行波高速匹配设计,所得器件的半波电压长度积为1.77 V·cm,3 dB调制带宽为140 GHz,且调制区长度仅为5 mm。所提器件结构有望在大带宽薄膜铌酸锂电光调制器设计中发挥优势,助力薄膜铌酸锂光子集成器件的快速发展。     

X切H∶LiNbO_3光波导的工艺仿真研究

对于X切H∶LiNbO3光波导,在532nm和1310nm波长下,用棱镜耦合器进行了工艺仿真研究.对于在150℃,180℃和200℃用苯甲酸质子交换的光波导,分别求得交换厚度与交换时间的关系曲线,在此基础上给出质子交换的扩散系数与交换温度的关系曲线.对于在180℃质子交换并在350℃退火的光波导,给出以交换时间(交换厚度)为参变量的表面折射率增量、有效厚度与退火时间的关系曲线.研究结果可供低损耗α相单模波导的设计和制备做参考.     

X切H:LiNbO3光波导的工艺仿真研究

对于X切H:LiNbO₃光波导,在532 nm和1310 nm波长下,用棱镜耦合器进行了工艺仿真研究.对于在150℃,180℃和200℃用苯甲酸质子交换的光波导,分别求得交换厚度与交换时间的关系曲线,在此基础上给出质子交换的扩散系数与交换温度的关系曲线.对于在180℃质子交换并在350℃退火的光波导,给出以交换时间(交换厚度）为参变量的表面折射率增量、有效厚度与退火时间的关系曲线.研究结果可供低损耗α相单模波导的设计和制备做参考.     

红外吸收光谱确定质子交换LiNbO3波导的深度

本文报道了利用红外光谱技术测量质子交换LiNbO3光波导浓度的一种新方法。该方法克服了传统的棱镜耦合技术＋IWKB方法只适用于多模波导不适用于单模波导缺点。实验结果表明该方法具有较好的准确性。     

1×16多模干涉型GaAs光功分器的研制

设计并制作了一种能直接与通信用标准单模光纤阵列相耦合的 1× 16多模干涉型光功分器。其输入、输出单模波导采用离散谱折射率法优化设计 ,获得了脊宽为 3μm、脊高为 2 .9μm和理论传输损耗约为 0 .0 2 8dB cm的单模脊形光波导。分析表明 ,这种深刻蚀多模干涉型光功分器具有较大的制作容差性、较宽的工作带宽以及几乎可忽略的极化依赖性。测试结果表明 ,器件实现了 1× 16光功分器功能