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文檔簡介
1、鈮酸鋰晶體是一種良好的非線性光學晶體材料,它具有極好的光學、鐵電、電光、光折變等性能,在鈮酸鋰基礎上制備的光波導結(jié)構(gòu)在光通信、光纖傳感、光學儀器、光信息處理和光計算方面有重要用途。作為一種有效制備光波導的新技術,離子注入已經(jīng)引起人們的廣泛關注。它可以改變材料的折射率,而基本上不改變材料的光電特性,對晶體波導層結(jié)構(gòu)影響小,可以在較低溫度下進行,對注入劑量和深度可以精確控制。迄今為止,人們已經(jīng)利用離子注入技術在包括光學晶體、玻璃、半導體及有
2、機聚合物在內(nèi)的大量光學材料中形成了光波導結(jié)構(gòu)。離子注入鈮酸鋰波導的研究自二十世紀七十年代始,起初研究者們用高劑量的輕離子注入鈮酸鋰,常用的主要為He、H等離子,注入劑量在1016量級,一般形成多模波導。其機理是,在離子注入晶體的射程末端形成損傷層,損傷層內(nèi)晶格部分非晶化并且密度降低,導致?lián)p傷曾內(nèi)折射率下降,形成光學位壘,光線被限制在光學位壘和表面空氣層所包圍的區(qū)域傳播,此區(qū)域即成為波導結(jié)構(gòu)。后來重離子被用來注入鈮酸鋰晶體形成波導結(jié)構(gòu),目
3、前報道中提到的重離子有O離子、C離子、Ni離子、Si離子等。橢圓偏振光譜法是測量材料表面性質(zhì)常用的方法,通過分析偏振光在待測薄膜樣品表面反射前后偏振態(tài)的改變來獲得薄膜材料的光學性質(zhì)和厚度。測量偏振光的初態(tài)和末態(tài),利用系統(tǒng)的瓊斯矩陣或米勒矩陣便可以確定被研究材料對偏振光的變換規(guī)律。該方法由于其獨特的優(yōu)點被廣泛應用于物理學、化學、材料學、生物學以及光學、電子科學等有關的各個領域。本文介紹了反射式橢圓偏振測量的基本原理,推導出了幾種不同薄膜模
4、型的橢偏參數(shù)。 本文研究了不同劑量、不同能量的B離子和Ni離子注入Z切光學拋光的鈮酸鋰晶片及未進行離子注入的鈮酸鋰晶片,測量了鈮酸鋰晶體及離子注入晶體的單晶性質(zhì)和透射率。實驗顯示,兩種離子注入到鈮酸鋰晶體后,仍然保留了良好的單晶性質(zhì),摻雜造成的晶格損傷很小,具備了應用于光波導的基本條件。用反射式橢圓偏振光譜法測量了離子注入后鈮酸鋰的橢偏參數(shù),研究了分層均勻的各向異性多層薄膜的橢偏參數(shù)與每層薄膜折射率及厚度的關系,得到超越方程。用
5、SRIM軟件模擬了離子注入過程,模擬得到了離子注入晶體后造成的損傷曲線,注入B離子的晶體注入范圍在2.0μm附近,損傷較小,最大的原子替代率為23.1%;注入Ni離子的晶體注入深度較淺,在1μm左右,損傷較大,最大原子替代率為55%。根據(jù)模擬結(jié)果對鈮酸鋰晶體波導建立模型,得出模型對應的橢偏公式,用計算機編程得到了0.3μm~0.8μm波段波導區(qū)和損傷區(qū)的折射率色散擬合公式。結(jié)果顯示,離子注入后的尋常光與異常光色散曲線基本保持了原有的形狀
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