玻璃基光學(xué)納米線的器件應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、本文在亞波長直徑氧化硅光纖的研究基礎(chǔ)上，針對這些微納光纖的實際應(yīng)用開展了一系列深入研究工作，主要內(nèi)容包括三個部分：玻璃基光學(xué)納米線的制備及光學(xué)特性、光學(xué)納米線的色散調(diào)控和基于氧化硅納米線的光纖傳感器建模。 第一部分主要研究玻璃基光學(xué)納米線的制備和光學(xué)特性。首先，我們在兩步拉伸法的基礎(chǔ)上發(fā)展使用自調(diào)節(jié)拉伸法制備氧化硅納米線，獲得直徑小至20nm仍保持極好直徑均勻性的玻璃納米線，這些玻璃納米線的表面粗糙度小于 0．2nm，接

2、近熔融法制備的玻璃表面粗糙度極限值，同時具有很好的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性。其次，在制備基礎(chǔ)上嘗試對玻璃納米線進(jìn)行精確剪裁，使用低折射率氧化硅氣凝膠襯底支撐，組裝成具有低光學(xué)損耗的線型波導(dǎo)、彎曲波導(dǎo)和分支耦合器等基本的微光子器件，為發(fā)展微光子器件提供了新的途徑。最后，為解決制備材料受限的問題，進(jìn)一步提出了使用局域熔化玻璃材料直接拉制高質(zhì)量納米光纖的方法，從磷酸鹽、碲酸鹽、硅酸鹽玻璃等材料中制備出直徑小至50nm的低損耗納米光纖，大大擴(kuò)展了納米光

3、纖的種類和功能，同時減小了對制備材料的量的要求。 本文的第二部分主要是在三層圓柱結(jié)構(gòu)波導(dǎo)傳輸理論計算的基礎(chǔ)上，對介質(zhì)膜調(diào)控光學(xué)納米線的色散進(jìn)行了深入研究。納米線波導(dǎo)的色散對于介質(zhì)膜的厚度和折射率非常敏感，在納米線表面鍍上一層特定折射率的非吸收薄膜，就有可能在對波導(dǎo)其他單模傳輸特性影響很小的情況下對納米線的色散進(jìn)行較大范圍的調(diào)節(jié)，提高了納米線作為亞波長直徑光波導(dǎo)在光通信、傳感、非線性光學(xué)和原子波導(dǎo)等方面的潛在應(yīng)用價值。 第