基于飛秒激光刻寫的微結構光波導特性研究.pdf

1、基于光子晶體的微結構光波導具有優(yōu)越的導光特性和靈活的設計自由度,是當今世界范圍內光通信和光電子領域研究的熱點之一。與傳統(tǒng)的光波導制作技術相比,飛秒激光刻寫技術具有操作簡單、加工精度高等優(yōu)點,因此利用飛秒激光制備微結構光波導并對其特性進行研究具有重要意義。
　　論文在對微結構光波導的理論研究方法和制備工藝進行總結分析的基礎上,對大模場面積37芯波導的模式特性進行了仿真和實驗研究。之后,運用平面波展開法對反諧振反射光波導的帯隙特性進行

2、了理論計算,為進一步開展飛秒激光刻寫實驗提供了理論依據(jù)。具體如下:
　　1.在飛秒激光加工光波導允許的折射率差范圍內,利用高精度全矢量有限元法深入分析了倏逝場耦合37芯波導的模式特性。在此基礎上,數(shù)值模擬了單根波導數(shù)值孔徑和波導間距對模式特性的影響。結果表明,基模(LP01)的模場面積均大于577μm2(數(shù)值孔徑為0.1,單根波導直徑為2μm,波導間距為5μm以及工作波長為980nm時對應的LP01模的模場面積)。
　　2.

3、利用低重復頻率飛秒激光(1kHz)在熔融石英玻璃內通過平行寫入37根I類軌跡(各向同性均勻正折射率變化),在不同刻寫條件和不同間距下制作了多組37芯波導。測量的近場光強度分布表明該波導不僅支持單模(LP01)傳輸,而且支持雙模(LP01和LP11)傳輸,且間距5μm、寫入速度600μm/s時,LP01模的模場面積分別為1190μm2(2.5μJ脈沖能量)和790μm2(5.0μJ脈沖能量),從而驗證了37芯波導的仿真結果。
　　3

4、.運用平面波展開法研究了波導參數(shù)對反諧振反射光波導能帶結構、光子帯隙的影響。結果表明,反諧振反射光波導的帯隙特性與包層單根軌跡的直徑、折射率、軌跡間距以及填充率有關。在折射率為2.398的硫化物玻璃(Gallium-lanthanum-sulphide,GLS)中,固定相鄰軌跡之間的距離為8μm,飛秒激光刻寫的軌跡折射率為2.418,當單根軌跡直徑為3.0~7.0μm時出現(xiàn)的光子帯隙較寬。研究結果對飛秒激光在GLS玻璃中制作反諧振反射光