Mev重离子注入LiNbO3和KTP波导的制备和研究

论文摘要

激光的出现带动了光通信,光信息处理与光传感等各种新技术的发展。集成光学的出现为光波传输和处理提供了理想的波导结构形式。集成系统的基本元件是光波导器件,传送信号的载波是光导波,对光信号的所有处理,都必须以光在薄膜中能够传导为前提,因此光波导在集成光学中起着重要作用。 离子注入可以改变材料的折射率,而基本不改变材料的光电特性,对晶体波导层结构影响小,可以在较低温度下进行,对注入剂量和深度可以精确控制。由于具有以上优点,离子注入成为一种有效的形成光波导的技术。 将电介质铌酸锂（LN）、磷酸钛氧钾（KTP）等进行离子注入处理,可制成光波导元件,此举开辟了离子注入技术在集成光学中的应用。通过改变离子注入的能量和注入剂量,能够控制光波导区的深度和折射率的大小。 在离子注入形成的波导中,最常用的是H、He等轻离子注入,注入剂量在1016量级,一般形成多模波导。和轻离子注入相比,重离子注入有两个优点,一是离子剂量相当低,在1013到1014之间,这就使注入时间大大缩短,因为重离子能够在比较低的剂量下就引起比较大的折射率改变;二是Mev级重离子注入形成的位垒在晶体表面下1到1.5gm之间,单模的波导比较容易形成。 人们已经在光学晶体、玻璃、半导体材料等大量的光学材料中形成了光波导结构,其中LN晶体具有极好的光学、铁电、电光、光折变等性能,广泛应用于集成光学和光波导器件中。KTP是一种性能优良的非线性光学晶体材料,建立在KTP单晶基础的光波导器件对集成光学将有极大的潜在应用。 我们对Ni2+注入Z切光学抛光的LN晶片的性质做了一些研究。注入离子能量为3MeV,剂量从1×1013ions/cm2到9×1014ions/cm2。其中8×1014ions/cm2剂量的样品,在632.8nm的波长下形成了位垒型的光波导,我们还观察了导波模随退火条件的变化,并首次对退火后的光波导进行了传输损耗的测量,退火300℃,30min后,波导损耗从1.65dB/cm下降到1.19dB/cm。 我们发现这些样品在空气中退火300℃,30min后,较低剂量下形成了仅有

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 参考文献
• 第二章 光波导理论及实验方法
• 2.1 波导的线光学理论
• 2.1.1 薄膜波导的结构
• 2.1.2 薄膜波导中波的分类
• 2.1.3 用射线法分析薄膜波导中的导波
• 2.2 棱镜耦合法
• 2.2.1 棱镜耦合器的基本工作原理
• 2.2.2 Metricon Model 2010棱镜耦合仪
• 2.3 波导损耗测量
• 2.4 端面耦合法
• 参考文献
• 2+注入铌酸锂晶体形成平面波导'>第三章 Ni²⁺注入铌酸锂晶体形成平面波导
• 14ions/cm²Ni²⁺注入铌酸锂晶体形成平面波导'>3.1 3.0Mev，8×10¹⁴ions/cm²Ni²⁺注入铌酸锂晶体形成平面波导
• 3.1.1 实验过程
• 3.1.2 结果与讨论
• 3.1.3 小结
• 2+注入铌酸锂晶体形成平面波导'>3.2 3.0Mev Ni²⁺注入铌酸锂晶体形成平面波导
• 3.2.1 实验过程
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.2.3 小结
• 参考文献
• 2+注入铌酸锂晶体形成平面波导'>第四章 多能量O²⁺注入铌酸锂晶体形成平面波导
• 2+注入铌酸锂晶体形成平面波导'>4.1 多能量低剂量O²⁺注入铌酸锂晶体形成平面波导
• 4.1.1 实验过程
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.1.3 小结
• 2+注入铌酸锂晶体形成平面波导'>4.2 较高多能量低剂量O²⁺注入铌酸锂晶体形成平面波导
• 4.2.1 实验过程
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.2.3 小结
• 参考文献
• +和O²⁺注入 KTP晶体波导特性研究'>第五章 Si⁺和O²⁺注入 KTP晶体波导特性研究
• +和O²⁺注入 KTP晶体波导特性'>5.1 Si⁺和O²⁺注入 KTP晶体波导特性
• 5.1.1 实验过程
• 5.1.2 结果与讨论
• 5.1.3 小结
• +和O²⁺注入 KTP晶体吸收谱分析'>5.2 Si⁺和O²⁺注入 KTP晶体吸收谱分析
• 5.2.1 实验过程
• 5.2.2 结果与讨论
• 参考文献
• 第六章 总结
• 攻读硕士学位期间发表论文及奖励
• 致谢