周期極化反轉鈮酸鋰光波導的結構設計及理論研究.pdf

1、鈮酸鋰晶體具有非常優(yōu)越的電光、聲光、非線性等光學特性,因此基于鈮酸鋰材料的光波導可以用來制備各種光學器件,包括電光調制器、可調諧濾波器、放大器以及各種類型的(可調諧)激光器、非線性波長轉換器,尤其是周期極化反轉鈮酸鋰光波導(PPLN)可用作高效的非線性器件進行波長轉換和全光信號處理。本文對周期極化反轉鈮酸鋰光波導進行了相關研究,具體內容如下:
　　(1)研究了各種鈮酸鋰光波導制備工藝的優(yōu)缺點,通過研究發(fā)現直接鍵合法制備鈮酸鋰光波導

2、的制備工藝比較簡單,容易實現并且容易控制,所制備出的光波導具有階躍型的折射率分布,該光波導對光場具有很強的限制作用。由于關于直接鍵合脊形光波導的結構設計以及模場特性的報道卻很少,因此本文將對直接鍵合脊形光波導的結構設計進行研究。
　　(2)提出采用有限差分法對直接鍵合的脊形光波導進行數值模擬,并且為了提高鈮酸鋰晶體的抗光折變性能,對摻雜鈮酸鋰的材料組份進行了研究,根據有限差分法設計程序,得出光波導的模場分布以及有效折射率等參數,根

3、據這些參數可以對光波導的結構尺寸進行設計并優(yōu)化。
　　(3)引入模場重疊因子的概念以及定義式,通過數值模擬得出模場重疊因子與波導結構的變化關系,將模場重疊因子引入耦合波方程組,對耦合波方程進行修正,并設計波導尺寸,以達到最大的波長轉換效率。我們還提出了通過線性啁啾的極化周期結構來拓寬PPLN泵浦帶寬的方案,并進行了數值模擬。
　　(4)提出在周期極化反轉鈮酸鋰光波導中引入一維光子晶體,根據要求設計一維光子晶體結構,得到合適的