基于钛扩散铌酸锂(Ti:LiNbO3)光波导的电光长周期光栅的实验研究

摘要

长周期光栅在传感和光波操控领域具有较好的应用前景。基于波导结构的长周期光栅叫做长周期波导光栅(LPWG),与长周期光纤光栅(LPFG)相比有一系列的优点。本文主要从理论和实验的方面研究了基于钛扩散铌酸锂(Ti:LiNbO3)光波导的电光长周期光栅。
　　本文所完成的主要工作:
　　1.建立基于电光效应LPWG理论模型以及所需的特殊波导的模式折射率模型。
　　2.利用二次钛扩散法制作了一个条型阵列波导内嵌于平面波导的特殊波导结构。利用棱镜耦合系统表征波导的模式折射率据此确定LPWG的周期,并进一步完成叉指电极掩膜版的制作。
　　3.利用光刻技术完成了钛制叉指电极的制作。然后利用所搭建的实验系统对所制作的电光LPWG的带阻特性进行表征。研究了所制作的电光LPWG的带阻性能与驱动电压的依赖关系。
　　4.实验结果表明,当驱动电压超过100V时,观察到了LPWG效应。随着驱动电压增加,带阻幅度逐渐增大。当驱动电压增加到150V时,带阻幅度达到最大值18dB。随着驱动电压进一步增大,由于出现了过耦合,带阻幅度随着驱动电压的增大而减小。抑制带位置几乎不随驱动电压变化。
　　5.比较发现,获得最大的带阻幅度所需的驱动电压的实验值明显高于理论值。产生此差异的原因主要与未优化波导及电极的结构和制作参数以及未考虑偏振效应有关。此外,对所观察到的其它带阻特性,如带宽、抑制带位置进行了定性的解释。
　　本论文工作为进一步的研究工作奠定了一定的基础。

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第一章 绪论

1.1课题背景

1.2长周期波导光栅特点

1.3长周期波导光栅发展历程

1.4本论文的意义及主要工作

第二章 电光调谐LPWG基本原理

2.1电光效应

2.2耦合模理论

2.3 LPWG的基本原理

2.4Ti扩散铌酸锂光波导

第三章 长周期波导光栅的设计

3.1波导结构设计

3.2光栅的设计

3.3光栅透射谱特性的分析

3.4谐振波长的温度敏感性

第四章 钛扩散长周期波导光栅的制备

4.1 Ti扩散LiNbO3晶体光波导制备工艺

4.2电光调谐LPWG光栅的制作

第五章 波导光栅器件测试

5.1钛扩散铌酸锂光波导的表征

5.2 LPWG性能表征

第六章 结论和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢