基于LiNbO3的波導(dǎo)及光柵的研究.pdf

1、近些年，光通信技術(shù)快速發(fā)展，構(gòu)建全光通信網(wǎng)絡(luò)的集成光學(xué)器件成為研究熱點(diǎn)，而波導(dǎo)器件，是許多集成光學(xué)器件的重要組成部分，僅波導(dǎo)光柵這一種單一結(jié)構(gòu)就具有耦合、分束、反射、濾波、聚焦、衍射分光等各種功能。LiNbO3晶體具有電光、非線性、光折變效應(yīng)等光學(xué)性質(zhì)于一身，具有穩(wěn)定性好，易生長(zhǎng)和拋光，成本低，在0.4~5m波長(zhǎng)范圍通光性良好等優(yōu)點(diǎn)，是十分優(yōu)質(zhì)的電光材料。而且LiNbO3波導(dǎo)的制作技術(shù)已經(jīng)十分成熟，目前應(yīng)用較為廣泛的LiNbO3波導(dǎo)工藝

2、是Ti擴(kuò)散法以及質(zhì)子交換法（Proton Exchange：PE），波導(dǎo)光柵的制作工藝目前較為常用的則有電子束刻蝕、聚焦粒子束蝕刻、光折變法以及飛秒激光器刻寫等。
　　本文采用X切LiNbO3晶體作為波導(dǎo)的基底材料，對(duì)制作的波導(dǎo)進(jìn)行分析研究，并在其表面進(jìn)行光柵刻寫的初期實(shí)驗(yàn)研究。具體工作如下：
　　第一，通過理論分析給出單模傳輸條件及有效折射率，對(duì)不同的波導(dǎo)尺寸對(duì)損耗大小的影響進(jìn)行分析，得出結(jié)論：波導(dǎo)損耗隨尺寸的增大而減少的

3、；利用Ti擴(kuò)散法制備X切LiNbO3波導(dǎo)，制備的波導(dǎo)長(zhǎng)13.5mm，寬8m，對(duì)制備的波導(dǎo)進(jìn)行有效折射率，膜厚，損耗測(cè)量。在制備過程中發(fā)現(xiàn)勻膠時(shí)樣品與光刻膠間具有較高溫度差，對(duì)波導(dǎo)的損耗產(chǎn)生影響，對(duì)此進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)降溫后的波導(dǎo)具有更低的損耗。
　　第二，在制備的Ti擴(kuò)散LiNbO3波導(dǎo)上刻寫布拉格光柵，由于Ti擴(kuò)散的LiNbO3波導(dǎo)可同時(shí)傳輸TE模式和TM模式，所以該波導(dǎo)光柵具有雙波長(zhǎng)濾波的功能。分析光柵的蝕刻占空比，蝕

4、刻角度及蝕刻深度對(duì)其性能的影響，得出結(jié)論：在占空比為1/2，蝕刻角度小于15度時(shí)，波導(dǎo)光柵有最大反射率，波導(dǎo)光柵的反射率及帶寬隨著蝕刻深度的增加而增加。
　　第三，提出了一種利用飛秒激光器刻寫光柵的裝置及方法，該裝置簡(jiǎn)單靈活，可以刻寫不同類型的光柵，而且詳細(xì)介紹了刻寫不同類型光柵的方法，基于上面提出的刻寫裝置，在LiNbO3上進(jìn)行了初期實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)光功率以及照射時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)得到數(shù)據(jù)的進(jìn)行采集以及分析，最終得出刻寫光柵較為合適