LiNbO-,3-、SiO-,2-和半導體納米線集成型光波導的制作及其在光子器件的應用研究.pdf

1、本研究報告圍繞LiNbO3、SiO2和半導體納米線的集成型光波導，開展了以下研究工作： 利用緩沖質子源(苯甲酸中摻入一定量的苯甲酸鋰)在Z切LiNbO3基底上制作了質子交換平面光波導，得到了不同摻雜百分比(0.5mol％，1.0mol％和1.5mol％)的緩沖質子源質子交換波導的有效擴散系數(shù)及折射率分布。隨著質子源中苯甲酸鋰的摩爾含量逐漸增加，質子交換的有效擴散系數(shù)呈指數(shù)衰減以及波導表面折射率增量線性遞減。研究了有效折射率的穩(wěn)定

2、性特征，并與用純苯甲酸制作的光波導進行了比較，利用緩沖質子源制作的LiNbO3光波導的穩(wěn)定性明顯優(yōu)于純苯甲酸制作的光波導。研究緩沖質子源的波導制作規(guī)律及其光學特性對制作高質量的波導及器件具有重要的指導意義。 利用退火的質子交換法在MgO：LiNbO3和LiNbO3兩種材料上制作了光波導，得到了質子交換的擴散特性以及光波導折射率分布的退火規(guī)律.通過X射線衍射、OH-紅外吸收譜方法研究了MgO：LiNbO3和LiNbO3質子交換光波

3、導的結構特征及其與退火參數(shù)的關系，對MgO：LiNbO3和LiNbO3光波導光學和結構特征的結果進行了分析和比較。該研究結果有助于設計和制作具有高抗光損傷能力的MgO：LiNbO3光波導電光及非線性光學器件. 采用熱極化的方法研究了SiO2脊形條波導的電光和非線性效應，通過優(yōu)化熱極化工藝過程參數(shù)以及SiO2脊形條波導的結構，提高SiO2的線性電光系數(shù)和二階非線性系數(shù)；設計和制作出一個SiO2脊形波導Mach-Zehnder型電光

4、調制器，熱極化后的材料的電光系數(shù)為0.05pm/V，消光比高于17dB。研究并應用SiO2波導中極化引起的電光及非線性效應，可實現(xiàn)SiO2波導電光調制器、光開關等重要的集成光學器件，降低光纖通信中光器件的成本。 利用高溫蒸融和激光燒蝕等方法生長了硅、鍺、ZnO等半導體納米線和納米帶狀結構，并利用掃描電鏡和透射電鏡以及x射線衍射等方法對所生長的納米線進行了表征。通過優(yōu)化和改進已有的納米線生長方法，制備了具有光學質量的半導體準一維納

5、米激光材料，研究這些材料的光學及發(fā)光特性，為進一步分析半導體準一維納米材料的發(fā)光機理以及納米激光器的研究提供了高質量的準一維半導體納米材料。研究和開發(fā)基于半導體準一維納米結構的光器件，對推動微光子學、高密度光集成、高密度信息存儲、生物醫(yī)學和光傳感等領域的發(fā)展具有重要意義。進一步的研究工作有望在一維納米微光子學和光電子學等等領域得到重要應用。 以上工作為改進現(xiàn)有材料的集成型光波導器件以及開發(fā)和研制具有更高集成度的納米尺度光波導提供