掺钕激光材料制作光波导研究进展

详细介绍了国外的科研机构在用掺钕激光材料制作光波导方面进行的研究工作。重点介绍了制作光波导所采用的工艺和材料,以及所取得的实验结果。总结了国内在该领域取得的进展,并进行了展望。     

光孤子在非线性光子晶体弯曲波导中的传输特性研究

通过数值模拟方法研究了非线性光子晶体波导中光孤子的传输特性,研究重点是光在基于二维光子晶体材料制作的弯曲波导中的透射行为,结果表明光孤子经过传统方法制作的弯曲波导后能量完全衰减,而通过调制波导弯曲处晶体的结构,光孤子可以完美的传输,没有畸变和能量损耗。此外,也总结了调制波导弯曲处光子晶体结构以提高光孤子的透射率应遵循的原则。     

基于加载条形光波导结构的聚合物热光开关

为解决有机/ 无机杂化材料薄膜厚度较薄且难加工等问题, 设计并制作了一种基于加载条形光波导结构 的 MZI(Mach-Zehnder Interferometer)型快速、 低功耗热光开关器件。 聚合物材料具有较低的热导率和较大的热 光系数, 能有效降低器件的功耗, 以热导率相对较大的 SiO 2 的衬底作为下包层, 可有效加快器件响应时间。 采用热光系数较大的有机/ 无机杂化材料 DR1/ SiO 2 -TiO 2 作为波导芯层, 以聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环 氧丙酯的共聚物(P(MMA-GMA): Poly-Methyl-Methacrylate-Glycicly-Methacrylate)作为加载条波导, 以聚甲基丙 烯酸甲酯(PMMA: Polymethyl Methacrylate)作为波导上包层, 设计了热光开关器件。 采用 COMSOL 软件模拟了 器件的光场和热场分布, 采用微加工工艺并结合光漂白技术进行了开关器件的制备。 并在 1 550 nm 工作波长 下测试开关器件的性能。 可在缩短器件响应时间的同时降低器件的功耗, 驱动功率为 9. 2 mW, 消光比为 21. 2 dB, 开关的上升、 下降时间分别为 152. 8 滋s 和 180. 0 滋s。     

高质量超短光脉冲的产生与表征

分析半高全宽光脉冲表征体系的不足,提出用以表征光脉冲时域和频域特性的方均根光脉冲表征体系.采用空心波导对飞秒激光腔内的光束进行调制,并分别用2种光脉冲表征体系表征了实验中产生的lO-15s光脉冲,得到了高质量的飞秒激光脉冲.结果表明,方均根光脉冲表征体系能够更加准确地表征飞秒光脉冲.     

氧化物单模脊形光波导分束器的优化设计及制作

通过改进光波导的有效折射率法(EIM)方法,定义新的归一化参量,得出了脊形光波导模式归一化本征方程及单模条件的简单表达式.新的脊形光波导单模条件突破了以往理论对归一化外脊高(r)的限制,允许脊形光波导的参数r的取值进入r0.5的范围,据此设计制作了单模工作的氧化物脊形光波导.新定义的归一化参量对分析计算脊形光波导具有通用性,为优化设计脊形光波导及其单模结构参数提供了便利性和更大的灵活性.     

基于BaLuF5∶Yb3+,E3+纳米晶掺杂的聚合物光波导放大器

为提高聚合物光波导放大器的增益性能,利用高温法合成了BaLuF5∶Yb3+,Er3+纳米晶,并分别对纳米晶的形貌、晶体结构和近红外发射特性进行了表征.测试结果表明,纳米晶平均粒径为13 nm,并在1 530 nm处具有较强的发射,荧光半高宽为50 nm.将合成的纳米晶掺杂入SU-8聚合物作为光波导放大器的芯层材料,使用光刻显影等工艺,在表面长有二氧化硅的硅衬底上制备出了聚合物光波导放大器.当980 nm波长泵浦光功率为280 mW、信号光波长为1 530 nm且功率为0.1 mW时,在长度为1.1 cm的光波导放大器中,获得了3.95 dB的相对增益.     

ARROW及泄漏波导

ARROW型波导,是一种泄露波导.是利用干涉矩阵法、解析法理论分析可得,与普通波导相比,型波导采用层间组合.光波导本身具有对偏振和波长进行滤波的控制功能.ARROW作为一种沟道化波导,不必对折射率进行精确控制,其包层可以很薄,因而容易制造.是一种适用于光集成电路的波导.     

聚合物阵列波导光栅波分复用器的研究

利用甲基丙稀酸甲酯-甲基丙稀酸缩水甘油酯共聚物制作聚合物光波导，对聚合物阵列波导光栅波分复用器的原理、版图设计及制作工艺进行了研究。设计了聚合物阵列波导光栅的版图，并利用厚胶掩模和铝掩模两种工艺完成了聚合物阵列波导光栅光波导的制作。实验结果证明，与厚胶掩模相比，铝掩模具有较好工艺重复性，同时也更能实现设计所要求的参数。     

质子交换X切LiNbO_3光波导的光学特性及其电光调制研究

为了研究质子交换条件对光波导特性的影响,利用棱镜耦合m线法和IWKB(Inverse Wentzel-KramersBrillouin)法,研究了质子交换温度、交换时间和退火累积时间对光波导光学特性的影响。实验结果表明,在相同交换温度条件下,交换时间越长,波导表面折射率增量越大,波导深度越深;在相同交换时间条件下,温度越高,波导表面折射率增量越大,波导深度越深,温度对光波导的光学特性起重要作用。退火前波导折射率分布为阶跃型分布,退火后波导折射率为渐变型分布。在苯甲酸中掺入1%的苯甲酸锂、交换温度为230℃以及交换时间为45 min条件下可获得单模平面光波导。制作了X切Y传LiNbO_3单模条形光波导,并对单模条形光波导的电光调制进行了研究。结果表明,在半波电压范围内,随着调制电压的增加,光波导透射光相位增加,光波导透射光强随调制电压增加而减少。     

基于BaLuF5 颐Yb3+ ,Er3+ 纳米晶掺杂的聚合物光波导放大器

为提高聚合物光波导放大器的增益性能, 利用高温法合成了BaLuF5 颐Yb3+ ,Er3+纳米晶, 并分别对纳米晶的形貌、晶体结构和近红外发射特性进行了表征。测试结果表明, 纳米晶平均粒径为13 nm, 并在1 530 nm 处具有较强的发射, 荧光半高宽为50 nm。将合成的纳米晶掺杂入SU-8 聚合物作为光波导放大器的芯层材料, 使
用光刻显影等工艺, 在表面长有二氧化硅的硅衬底上制备出了聚合物光波导放大器。当980 nm 波长泵浦光功率为280 mW、信号光波长为1 530 nm 且功率为0. 1 mW 时, 在长度为1. 1 cm 的光波导放大器中, 获得了3. 95 dB的相对增益。     

两种非线性二波导耦合器传输特性的比较分析

用一种简便的方法计算并分析了Jensen与Deering提出的两种非线性二波导耦合器,它们具有由两个非线性波导嵌入线性波导而成的类似结构,不同的是所用非线性波导材料分别具有二阶、三阶非线性.分析的结果有效地给出了耦合器的两个波导中强度和相位变化的信息,从而得到并比较了它们的开关特性,为设计二波导耦合器光开关提供了一种分析方法.     

P+注入KTP晶体形成平面光波导的特性研究

报导了能量为 2 .8MeV、剂量为 2× 10 15离子 /cm2 的P+ 离子注入形成的KTP平面光波导 .采用棱镜耦合法来测量光波导的暗模特性 ,发现了 6条TE模 .采用反射计算方法拟合在三种不同条件 (常温 ;2 0 0℃退火 30 0min ;77K冷处理 15 0min)下波导区内的折射率分布情况     

光电集成加速度地震检波器系统的研究

提出了一种基于M-Z光波导干涉型的新型光电集成加速度地震检波器,将光波导M-Z干涉仪、十字横梁硅质量块简谐振子、光波导偏振器单集成在同一硅基底上,该系统在GSl020组合振动测量仪(美国)上进行了测试,检测系统性能良好,能满足高精度、宽频带地震勘探要求.     

新型全硅波导电光开关及调制器

提出了一种工作在红外波长范围的新型全硅结栅控制双注入波导电光开关及电光调制器，这类器件是把细长的栅极阳级－阴极结构平行地制作在一脊形波导的顶端和两侧，文中分析了这类器件的工作原理，给出了制作器件的某些参数，并对其频带宽度进行了数字估算，实验证明这类ＤＩＦＥＴ波导电光器件是切实可行。     

基于液晶高分子聚合物的激光防护器件

本文介绍了一种基于液晶高分子聚合物薄膜的激光防护器件,器件中的液晶高分子以螺旋结构方式排列,可以有效控制反射无偏振激光. 本工作中详细介绍了液晶高分子聚合物薄膜器件制作的过程工艺,关键材料:非手性单体、手性单体、手性掺杂剂、阻聚剂、光引发剂等的配比对器件光学性能的影响.     

条形波导的三维标量FDTD法分析

发展了一种实用的对条形结构波导中光的传输特性进行模拟计算的三维标量时域有限差分(FDTD)数值计算方法,并对在电吸收调制器条形波导中的光场分布进行数值模拟计算,得到了在条形波导中光传输方向上不同横截面上的光场分布形式,这些光场分布是由波导中不同模式场叠加形成的,反映了波导中多模干涉的现象.数值模拟计算的结果与实验测试结果相一致,证明了这种三维标量FDTD法应用于条形光波导结构分析的有效性.此方法具有掌握容易,计算分析简便等优点,适用于条形结构波导的设计、模拟和特性分析.     

InGaAs/InGaAsP量子阱激光器材料带隙蓝移研究

为了在光开关器件的制作中实现低传输损耗的光波导 ,对InGaAs/InGaAsP分别限制异质结多量子阱 (SCH MQW )激光器结构进行了一系列带隙蓝移实验 .将能量 12MeV、注量 15×10 13cm- 2 的P+注入到实验样品后 ,在 70 0℃下快速热退火 90s.发现光致发光谱的峰值位置发生蓝移 989nm .蓝移量随着注入能量和注量的增大而增大 ,并且能量比注量对蓝移的影响更大 .     

硅基PMMA/SiO2-ZrO2有机-无机复合光波导的制备研究

构建了一种硅基PMMA/SiO2-ZrO2有机-无机复合光波导结构,采用溶胶-凝胶法在硅基底上制备厚度约17μm的PMMA薄膜作为包层材料,在硅基PMMA上制备了具有紫外感光性的SiO2-ZrO2基有机-无机复合芯层薄膜.测得PMMA和SiO2-ZrO2基复合薄膜在光纤常用通讯窗口0.85,1.31,1.55μm波长附近的折射率差比δ分别为4.81%,4.55%,4.50%.利用芯层材料自身的感光性,结合紫外辐照技术,制备了硅基PMMA/SiO2-ZrO2基有机-无机复合光波导阵列图形,其最小宽度约25μm,厚度约5μm,图形规整、边缘清晰.通光实验表明该波导能够将波长1.53~1.55μm的光限制在波导内,实现光的传输和分束.     

十八烷基取代聚噻吩(Pat18)在室温下和液氮中的电致发光特性

报道了一种聚噻吩类导电聚合物 Pat1 8的光、电性能及以该材料作发光层制作的有机发光二极管在常温下和液氮 (- 2 0 0℃ )中的电致发光特性。     

掺铒聚合物光波导放大器的制备与测试

研究掺铒有机聚合物材料Er(DBM)3Phen/PMMA-GMA的光学性质, 并测试了该聚合物的吸收光谱和折射率等参数, 通过光刻结合反应离子刻蚀技术, 利用该材料制备了掺铒聚合物光波导放大器. 采用光纤与波导放大器的直接端面耦合方法测试了光波导放大器的特性, 结果表明, 当输入信号功率为0.2 mW, 抽运功率为150 mW时, 在1.24 cm长的器件上获得了0.9 dB的相对增益. 