飛秒激光與鐵電晶體相互作用及波導(dǎo)耦合特性.pdf

1、飛秒激光與透明介質(zhì)的相互作用是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。將飛秒激光聚焦到透明材料的表面，當(dāng)照射激光能量高于材料損傷閾值時(shí)，會(huì)造成材料表面的物理?yè)p傷。另一方面，通過(guò)顯微物鏡將飛秒激光聚焦到介質(zhì)材料內(nèi)部，當(dāng)激光能量低于材料破壞閾值時(shí)，通過(guò)飛秒激光與介質(zhì)之間的非線性作用，致使介質(zhì)被作用的區(qū)域發(fā)生折射率變化，利用飛秒激光的這種特性可以加工出光波導(dǎo)，這已成為制作光波導(dǎo)的一種新方法。 首先本文研究了飛秒激光與鐵電晶體鈮酸鋰、鉭酸鋰的表面燒蝕。由

2、于鈮酸鋰、鉭酸鋰是兩種重要的非線性光學(xué)晶體材料，研究飛秒激光與鐵電晶體之間的相互作用，不但可以幫助人們加深理解飛秒激光與此類晶體相互作用的物理規(guī)律，而且還對(duì)飛秒激光在鐵電晶體中的微加工應(yīng)用具有重要的參考價(jià)值。我們利用燒蝕面積與激光能量的對(duì)數(shù)關(guān)系，確定這兩種晶體在單脈沖及多脈沖作用下的燒蝕閾值。研究發(fā)現(xiàn)，由于累積效應(yīng)，當(dāng)作用鈮酸鋰晶體上的飛秒脈沖個(gè)數(shù)大于80的時(shí)候，多個(gè)脈沖的破壞閾值Fth(∞)趨近一常數(shù)0.52±0.06J/cm2。我們

3、還研究了飛秒激光作用下，鉭酸鋰晶體中導(dǎo)帶電子光致電離速率和電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系，通過(guò)導(dǎo)帶電子數(shù)密度的演化和數(shù)值計(jì)算，得到了鉭酸鋰的碰撞系數(shù)約為1.01cm2/J。 飛秒激光能簡(jiǎn)單快速制作二維波導(dǎo)陣列的優(yōu)點(diǎn)，使得在研究二維波導(dǎo)陣列中的離散衍射，離散孤子等線性和非線性現(xiàn)象時(shí)更為方便地提供實(shí)驗(yàn)樣品。論文接著在理論上研究了二維波導(dǎo)陣列中的衍射情況，在不同的衍射情況下，數(shù)值模擬出二維波導(dǎo)陣列中的耦合輸出特性。實(shí)驗(yàn)上采用飛秒寫(xiě)入的辦法，在石英

4、玻璃介質(zhì)中制作出一個(gè)2×2的波導(dǎo)陣列，并觀測(cè)到其耦合輸出情況。由于波導(dǎo)陣列之間的耦合系數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有重要的意義，論文中提出了一種測(cè)量耦合系數(shù)的方法：利用耦合波理論，根據(jù)相關(guān)波導(dǎo)輸出功率之比，計(jì)算出波導(dǎo)的耦合系數(shù)，最后得到了波導(dǎo)陣列水平方向、垂直方向的耦合系數(shù)分別為ch=0.853cm-1，cv=0.877cm-1。 飛秒激光在鐵電晶體材料中誘導(dǎo)的各種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在光通信系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本論文最后利用飛秒激光在z方向切割