缺鋰鈮酸鋰鈦擴(kuò)散平面光波導(dǎo)的制備及光學(xué)表征.pdf

1、隨著光通信的迅速發(fā)展,用于構(gòu)建全光網(wǎng)絡(luò)的集成光學(xué)器件成為研究的熱點(diǎn)。而波導(dǎo)器件,尤其是平面光波導(dǎo),是許多集成光學(xué)器件重要的組成部分。目前,鈦擴(kuò)散鈮酸鋰平面光波導(dǎo)是最常見的平面波導(dǎo),有關(guān)它的報(bào)道已有很多,但都是基于以同成分或近化學(xué)計(jì)量比的鈮酸鋰為基底的光波導(dǎo)展開的研究,對(duì)于以缺鋰鈮酸鋰為基底的光波導(dǎo)的報(bào)道卻很少。本論文率先開展了表征鈦擴(kuò)散缺鋰鈮酸鋰平面波導(dǎo)的研究,并得到了一些初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,為進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。
　　 本論文的

2、主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　 1.制作缺鋰相坩堝:將Li2CO3和Nb2O5按摩爾比4:6的比例配比并混合均勻。將配好的粉末放入模具中壓制成坩堝形狀后,在1000℃下煅燒10小時(shí),1100℃下煅燒1小時(shí)。至此缺鋰兩相(LiNbO3+LiNb3O8)坩堝制作完成。
　　 2.制備缺鋰鈮酸鋰基片:用制備好的坩堝對(duì)1mm厚的Z切同成分LiNbO3基片進(jìn)行缺鋰氣相運(yùn)輸平衡處理,制備了一系列的缺鋰相鈮酸鋰基片,其中VTE的處理

3、溫度固定在1100℃,VTE時(shí)間在100-180小時(shí)。測(cè)量了表面雙折射,估算出所制備樣品表面層的Li組分。
　　 3.鈦擴(kuò)散:先在得到的缺鋰鈮酸鋰基片上分別鍍上厚度為(110-135)±5 nm的鈦膜,隨后將其放入擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散,制備出缺鋰鈦擴(kuò)散鈮酸鋰平面光波導(dǎo)。擴(kuò)散溫度為1050℃,擴(kuò)散時(shí)間為8-15小時(shí)。為了抑制額外的鋰外擴(kuò),整個(gè)擴(kuò)散過程都以1 L／min的速率通入濕氧。
　　 4.樣品的表征:采用棱鏡耦合技術(shù)

4、測(cè)量出平面波導(dǎo)幾個(gè)導(dǎo)模對(duì)應(yīng)的有效折射率,并使用現(xiàn)有軟件反推出折射率分布。對(duì)反推出的折射率分布進(jìn)行了高斯擬合,證實(shí)鈦擴(kuò)散缺鋰鈮酸鋰平面光波導(dǎo)的折射率分布與同成分光波導(dǎo)折射率分布一致,均服從高斯分布。分析了其表面折射率變化與初始鈦膜厚度和擴(kuò)散深度之比的關(guān)系,分析結(jié)果表明鈦擴(kuò)散系數(shù)隨著Li組分減少而增大。其中,當(dāng)樣品中的Li組分由48.6mol％到48.0mol％再到47.mol％時(shí),對(duì)應(yīng)的鈦擴(kuò)散系數(shù)由2.367×10-12cm2／sec增加