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

1、本研究報(bào)告圍繞LiNbO3、SiO2和半導(dǎo)體納米線的集成型光波導(dǎo)，開(kāi)展了以下研究工作： 利用緩沖質(zhì)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(zhì)子交換平面光波導(dǎo)，得到了不同摻雜百分比(0.5mol％，1.0mol％和1.5mol％)的緩沖質(zhì)子源質(zhì)子交換波導(dǎo)的有效擴(kuò)散系數(shù)及折射率分布。隨著質(zhì)子源中苯甲酸鋰的摩爾含量逐漸增加，質(zhì)子交換的有效擴(kuò)散系數(shù)呈指數(shù)衰減以及波導(dǎo)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(dǎo)進(jìn)行了比較，利用緩沖質(zhì)子源制作的LiNbO3光波導(dǎo)的穩(wěn)定性明顯優(yōu)于純苯甲酸制作的光波導(dǎo)。研究緩沖質(zhì)子源的波導(dǎo)制作規(guī)律及其光學(xué)特性對(duì)制作高質(zhì)量的波導(dǎo)及器件具有重要的指導(dǎo)意義。 利用退火的質(zhì)子交換法在MgO：LiNbO3和LiNbO3兩種材料上制作了光波導(dǎo)，得到了質(zhì)子交換的擴(kuò)散特性以及光波導(dǎo)折射率分布的退火規(guī)律.通過(guò)X射線衍射、OH-紅外吸收譜方法研究了MgO：LiNbO3和LiNbO3質(zhì)子交換光波

3、導(dǎo)的結(jié)構(gòu)特征及其與退火參數(shù)的關(guān)系，對(duì)MgO：LiNbO3和LiNbO3光波導(dǎo)光學(xué)和結(jié)構(gòu)特征的結(jié)果進(jìn)行了分析和比較。該研究結(jié)果有助于設(shè)計(jì)和制作具有高抗光損傷能力的MgO：LiNbO3光波導(dǎo)電光及非線性光學(xué)器件. 采用熱極化的方法研究了SiO2脊形條波導(dǎo)的電光和非線性效應(yīng)，通過(guò)優(yōu)化熱極化工藝過(guò)程參數(shù)以及SiO2脊形條波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)，提高SiO2的線性電光系數(shù)和二階非線性系數(shù)；設(shè)計(jì)和制作出一個(gè)SiO2脊形波導(dǎo)Mach-Zehnder型電光

4、調(diào)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(yīng)用SiO2波導(dǎo)中極化引起的電光及非線性效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)SiO2波導(dǎo)電光調(diào)制器、光開(kāi)關(guān)等重要的集成光學(xué)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(zhǎng)了硅、鍺、ZnO等半導(dǎo)體納米線和納米帶狀結(jié)構(gòu)，并利用掃描電鏡和透射電鏡以及x射線衍射等方法對(duì)所生長(zhǎng)的納米線進(jìn)行了表征。通過(guò)優(yōu)化和改進(jìn)已有的納米線生長(zhǎng)方法，制備了具有光學(xué)質(zhì)量的半導(dǎo)體準(zhǔn)一維納

5、米激光材料，研究這些材料的光學(xué)及發(fā)光特性，為進(jìn)一步分析半導(dǎo)體準(zhǔn)一維納米材料的發(fā)光機(jī)理以及納米激光器的研究提供了高質(zhì)量的準(zhǔn)一維半導(dǎo)體納米材料。研究和開(kāi)發(fā)基于半導(dǎo)體準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)的光器件，對(duì)推動(dòng)微光子學(xué)、高密度光集成、高密度信息存儲(chǔ)、生物醫(yī)學(xué)和光傳感等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。進(jìn)一步的研究工作有望在一維納米微光子學(xué)和光電子學(xué)等等領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。 以上工作為改進(jìn)現(xiàn)有材料的集成型光波導(dǎo)器件以及開(kāi)發(fā)和研制具有更高集成度的納米尺度光波導(dǎo)提供