论文题目: 离子交换玻璃光波导器件制备技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电子科学与技术
作者: 郝寅雷
导师: 吴亚明
关键词: 离子交换,波导,玻璃,集成光学
文献来源: 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 采用离子交换技术在玻璃上制备集成光学器件近年来引起了研究者们的广泛兴趣。原因在于它具有一些优异的性质，包括：传输损耗低，易于掺杂高浓度的稀土离子，与光纤的光学特性匹配，耦合损耗小，环境稳定性好，易于集成，成本低廉。 本研究报告针对熔盐离子交换技术制备玻璃集成光学器件的相关理论与技术问题进行了详细讨论，并且对离子交换技术在集成光学方面的进一步发展和应用进行了深入探讨。主要包括以下四个部分。 第一部分简要介绍了离子交换光波导器件及其制备技术，并对该项技术的发展现状进行了评述。 第二部分对玻璃光波导的研究方法进行了阐述，给出了从离子交换工艺参数研究光波导特性的一系列数学模型，并对光波导的测试方法进行了讨论。这部分中作者提出了一种采用迭代法重建平板光波导折射率分布的方法，与常用的IWKB法相比，这种方法不仅具有更好的自洽性，而且具有更高的准确性。 第三部分是实验部分，叙述了作者采用离子交换工艺在BK7玻璃基片上制作1×4光功分器的制作过程以及对这种器件的测试结果。 第四部分中给出了三种新型的离子交换集成光学器件，第一种是采用离子交换法制备的半导体激光器的耦合器件；第二种是采用离子交换法制备的平面集成Bragg光栅；第三种是新型的集成光学波导光栅器件，实质上是一种用于波长解复用器的计算波导全息。 通过本项目的研究，作者认为离子交换技术在集成光学器件制作方面的研究重点应放在两个方向：其一是对光波导器件性能的进一步优化，其二是充分利用离子交换工艺的特征，开发新型的集成光学器件。
论文目录:
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 集成光学简介
1.2 集成光学技术
1.3 离子交换工艺
1.3.1 熔盐离子交换工艺
1.3.2 银膜离子交换
1.3.3 离子交换工艺的特点
1.4 玻璃光波导的应用和技术现状
1.4.1 无源器件
1.4.2 离子交换波导激光器/放大器
1.4.3 光调制器
1.4.4 计算波导全息
1.5 本研究报告的主要内容
第二章 离子交换玻璃波导原理
2.1 离子交换形成的浓度分布
2.1.1 离子交换过程
2.1.2 离子扩散过程
2.2 折射率变化
2.3 波导模场分布的计算
2.3.1 等效折射率法
2.3.2 数值法
2.4 光波导的性能测试方法
2.4.1 模场强度分布
2.4.2 棱镜耦合法测量平板光波导性能
2.4.3 折射近场法
2.4.4 电子探针法测量光波导
2.5 波导的损耗
2.5.1 耦合损耗
2.5.2 传输损耗
2.5.3 降低器件插入损耗的途径
2.6 本章小结
第三章 离子交换玻璃光波导器件制备
3.1 实验条件的准备
3.1.1 所需实验条件
3.1.2 离子交换炉
3.1.3 基片材料选择
3.1.4 掩模材料的选择
3.1.5 熔盐成分的确定
3.2 离子交换玻璃光波导制备工艺研究
3.2.1 平板光波导制备工艺及测试
3.2.2 条形光波导制备工艺及测试
3.3 分析与讨论
3.3.1 玻璃基片的成分的影响
3.3.2 制作上包层降低光波导的损耗
3.3.3 通过干法刻蚀工艺改善光波导特性的设想
3.4 本章小结
第四章 新型离子交换集成光学器件
4.1 一种半导体激光器阵列的光纤耦合器
4.1.1 半导体激光器及其阵列的耦合
4.1.2 一种新型的半导体激光器阵列光纤耦合器
4.2 一次离子交换工艺制备的平面集成Bragg光栅
4.2.1 平面集成Bragg光栅简介
4.2.2 一次离子交换工艺制备平面集成Bragg光栅
4.3 一种新型的集成光学波导光栅器件及其原理
4.3.1 集成光学波长复用/解复用器件简介
4.3.2 器件描述
4.3.3 理论模型
4.3.4 讨论
4.3.5 结论
4.4 本章小结
第五章 总结
参考文献
发表文章和申请的专利
作者简历
致谢
发布时间: 2007-06-12
参考文献
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- [7].光波导光学相控阵技术的理论和实验研究[D]. 梁华伟.西安电子科技大学2007
- [8].离子注入与离子交换平面和条形光波导的制备及其特性研究[D]. 王亮玲.山东大学2008
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