基于LiNbO3的波導及光柵的研究.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)絡的集成光學器件成為研究熱點，而波導器件，是許多集成光學器件的重要組成部分，僅波導光柵這一種單一結(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、光折變效應等光學性質(zhì)于一身，具有穩(wěn)定性好，易生長和拋光，成本低，在0.4~5m波長范圍通光性良好等優(yōu)點，是十分優(yōu)質(zhì)的電光材料。而且LiNbO3波導的制作技術(shù)已經(jīng)十分成熟，目前應用較為廣泛的LiNbO3波導工藝

2、是Ti擴散法以及質(zhì)子交換法（Proton Exchange：PE），波導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晶體作為波導的基底材料，對制作的波導進行分析研究，并在其表面進行光柵刻寫的初期實驗研究。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，對不同的波導尺寸對損耗大小的影響進行分析，得出結(jié)論：波導損耗隨尺寸的增大而減少的

3、；利用Ti擴散法制備X切LiNbO3波導，制備的波導長13.5mm，寬8m，對制備的波導進行有效折射率，膜厚，損耗測量。在制備過程中發(fā)現(xiàn)勻膠時樣品與光刻膠間具有較高溫度差，對波導的損耗產(chǎn)生影響，對此進行對比實驗，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)降溫后的波導具有更低的損耗。
　　第二，在制備的Ti擴散LiNbO3波導上刻寫布拉格光柵，由于Ti擴散的LiNbO3波導可同時傳輸TE模式和TM模式，所以該波導光柵具有雙波長濾波的功能。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，波導光柵有最大反射率，波導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，該裝置簡單靈活，可以刻寫不同類型的光柵，而且詳細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上進行了初期實驗研究，對光功率以及照射時間進行對比，并對得到數(shù)據(jù)的進行采集以及分析，最終得出刻寫光柵較為合適