质子交换在铌酸锂和同化学剂量比铌酸锂晶体中形成光波导

报道了用质子交换法在铌酸锂晶体和同化学剂量比铌酸锂晶体中形成了光波导,在633和1539nm波长下,用棱镜耦合法测量了波导的暗模特性;端面耦合得到波导的近场光强分布,与普通铌酸锂质子交换形成光波导的近场输出相比,输出光强均匀而且比较亮,说明在同化学剂量比的铌酸锂中形成的光波导质量要好些．对普通铌酸锂晶体质子交换光波导,研究了波导退火特性,经过退火,折射率分布由阶跃型转变成渐变型的,退火的时间越长,折射率分布变化的趋势越缓慢;并给出了不同交换时间下样品的RBS／Channeling谱,与未进行交换的样品相比,质子交换铌酸锂的沟道谱的产额有增高,而且交换时间的越长,产额增高的越多．     

基于硅酸盐玻璃的Ag~+-Na~+离子交换光波导

在硅酸盐玻璃基质上用Ag+-Na+离子交换法制备光波导。采用棱镜耦合法测量光波导有效折射率,并用IWKB法计算光波导折射率分布曲线。得到了交换工艺条件和光波导性能之间的关系,讨论了Ag+离子浓度、交换温度和扩散时间对光波导制备工艺的影响。     

各向异质晶体平面光波导的截止特性和单模条…

从光波导的基本理论出发，研究了各向异性晶体光波导的导模理论，给出了阶跃形折射率分布波导的ＴＥ和ＴＭ模式的场分布表达式和模式色散方程，讨论了其截止特性和单模条件。在此基础上分析了渐变折射率分布平面波导的导模理论，得到了普遍的模式色散方程。采用离子交换法制备了Ｒｂ：ＫＴＰ波导，分析了其截止特性及扩散特性，给出了制备ＫＴＰ单模波导的条件。     

X切LiNbO_3质子交换波导的研究

本文应用光学显微镜,扫描电镜,X射线衍射研究了不同来源的LiNbO_3X切质子交换波导,并用Germain方法处理了实验数据。实验表明除去交换的温度、时间以外,LiNbO_3材料来源不同也是影响质子交换结果(波导有效折射率,模数,衬底光学质量)的一个因素。由N_e~2～P~2直线关系,表明Germain方法不仅适用于由溅射而得到的均匀波导,也适用于LiNbO_3质子交换波导,并求出了相应参数Δn,a。     

格兰-汤姆逊棱镜对单模高斯光束的影响

根据光在格兰-汤姆逊棱镜胶合层中的干涉效应,分析了棱镜对单模高斯光束光强分布的影响.结果表明：对于正入射的单模高斯光束,若棱镜结构角、光学胶折射率和胶合层的厚度三者固定其二,透射光束光强分布将随另一参量的变化作周期性振荡,同时,透射光束的形状也会发生改变;但当固定胶合层厚度及棱镜结构角时,透射光束光强分布随光学胶折射率变化的振荡曲线存在一个平坦区,即当胶合层折射率在1.4655—1.5153时,棱镜对单模高斯光束光强的影响小于1%.     

基于介质光栅导模共振的多频率点的单向通光

单向通光是指只允许光波从一个入射方向上通过,反方向入射时光波全部被截止。单向通光元件即光二极管是实现光计算、光互联等功能中非常重要的一个基本光学元件。本文设计并提出了一种可实现多频率点单向通光的光栅光学单通元件,其原理在于通过波矢匹配条件单方向地激发光栅基底层的波导模式共振,抑制光栅高衍射级的透射,从而获得光学非对称透射,并通过优化光栅结构参数进而获得单向通光的透射效果。时域有限差分方法模拟结果表明:在共振波长处,其正、反向透过率可以分别达到0%到90%,单透效果远远优于非对称金属光栅系统的单透效果。此外,该单透元件还具有结构简单,无吸收,对光波偏振态没有依赖等诸多优点,尤其适用于现代硅基纳米光子线路的集成结构。     

近化学计量比和同成分铌酸锂晶体中质子交换扩散系数的比较

利用不同条件下进行的质子交换和退火技术,在Z切近化学计量比和同成分铌酸锂晶体上制作了一系列平面光波导,并计算了相应的交换和退火扩散系数.实验结果表明,近化学计量比晶片中的退火扩散系数始终比同成分晶片中的值小,而两种材料中交换扩散系数的大小关系要根据交换液质量分数和交换温度而定.在交换液质量分数为0%、3%时,交换扩散系数随着温度的增加呈现增加的趋势;在交换温度225℃时,当交换液质量分数逐渐增大时,交换扩散系数迅速减小.通过对比近化学计量比和同成分晶片中交换和退火扩散系数的大小关系,总结出两种扩散机制:交换扩散机制和退火扩散机制.交换扩散机制工作原理是氢离子从外界溶液中不断进入晶体内部,同时锂离子则源源不断地从晶体向溶液中逸出,让出来Li空位逐渐被氢离子占据.退火扩散机制工作原理是没有离子进入或逸出晶体的情况,氢离子只是从晶体表面往内部扩散,与典型的铌酸锂晶体中的钛扩散过程相似,氢离子的运行需要借助Li空位.质子交换过程是这两种扩散机制共同作用下的结果.本文工作为制作高质量的周期性极化铌酸锂波导开辟了一条新的路径.     

长周期光纤光栅的耦合特性及模拟分析

本文基于三层光纤模型和耦合模理论,数值计算了弱导阶跃单模光纤中写入的非倾斜均匀长周期光纤光栅对透射谱的影响.计算结果表明:随着长周期光纤光栅周期数的增加,透射谱损耗峰峰值变大,带宽减小;随着折射率调制的增大,透射谱损耗峰峰值变大,带宽减小,损耗峰向长波方向漂移;随着光栅周期的增大,损耗峰向长波方向漂移.     

退火温度对TiO2薄膜光学性能的影响

为确定合适的TiO2薄膜退火工艺,研究了退火温度对采用中频交流反应磁控溅射技术制备的TiO2薄膜光学性能的影响.利用分光光度计测得石英玻璃基体TiO2薄膜试样的透射谱和反射谱,用包络线法和经验公式法计算出薄膜的光学常数.结果表明 TiO2薄膜的折射率随退火温度的上升而增加,低温退火时薄膜消光系数略有减小, 500 ℃退火时TiO2薄膜具有最优的光学性能.     

非线性包层矩形波导E_(00)~y模的“平台形”场分布

通过对芯区为线性介质、包层为非线性自聚焦Kerr介质的埋入型矩形波导的理论分析和数值计算表明 :当模折射率等于芯区折射率时 ,Ey0 0 模芯区的场呈现等振幅的“平台形”分布而四周包层的场则急剧衰减 ;在模折射率分别小于和大于芯区折射率时 ,Ey0 0 模芯区场分布分别成为上凸和下凹的曲面 .并指出 ,光波导芯区中出现均匀场会在光波导、光电子、光子器件中有潜在的应用     

非线性包层矩形波导Ey00模的"平台形"场分布

通过对芯区为线性介质、包层为非线性自聚焦Kerr介质的埋入型矩形波导的理论分析和数值计算表明:当模折射率等于芯区折射率时,E y 00模芯区的场呈现等振幅的"平台形”分布而四周包层的场则急剧衰减;在模折射率分别小于和大于芯区折射率时,Ey00模芯区场分布分别成为上凸和下凹的曲面.并指出,光波导芯区中出现均匀场会在光波导、光电子、光子器件中有潜在的应用.     

单负材料填充包层的矩形波导模式特性

【目的】通过求解矩形波导模式特征方程,计算矩形波导横向场分布,研究电磁波在单负材料矩形波导中的传播特性以及该波导参数对其导模Exmn的影响规律。【方法】基于电磁场的波动理论和马卡梯里假设,利用图解法对波导有效折射率及横向电场分布进行求解,并分析波导模式的频率色散关系。【结果】该矩形波导的传播模式Ex0n和Ex1n为x方向衰减的表面模,仅当m1时,波导的传播模式才是振荡导模;固定波导芯子层厚度不变,当导波频率增大时,高阶模向高频方向移动的速度比低阶的快;保持m1,当m或n增大时,Exmn模式的截止点均向波导孔径增大的方向移动,且相邻模式的截止间距相等。【结论】单负材料包层的矩形波导既支持存在低阶表面模的条件,也支持存在高阶振荡导模的条件,波导孔径大小对导波模有很好的调制效果,可实现宽孔径多模传输和小孔径单模传输的功能。     

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     

光诱导平面波导阵列的参数对光波离散动力学行为的影响

空间频率模式的光子带隙反映了光波在周期性结构中的衍射特性．以光折变非线性波传输方程为基础,研究了光折变晶体中光诱导平面波导阵列的光子带隙结构以及其中的Bloch波模式和光波传输特性．详细讨论了光子带隙与光波衍射的关系,并分析了光诱导平面波导阵列的结构参数对光子带隙结构、Bloch波模式以及光波线性传输行为的影响．结果表明：光波在平面波导阵列中的线性传输行为与反映光子带隙结构的衍射关系密切相关,通过改变入射条件可以激发出各阶通带的传输模式．随着阵列写入光强度或波导阵列周期的增大,光子带隙会变宽,并且Bloch波的能量逐渐向高折射率区集中．光子带隙的增宽会导致相邻通带的传输模式在Bragg角度附近发生分离和突变．另外,由于饱和效应的存在,光强的影响会随光强的增大而趋于平稳．     

电场辅助K+-Na+交换玻璃光波导的制作与优化

在激光玻璃中使用电场辅助K+ Na+离子交换法制作了平板光波导,发现实验结果与以往电压-时间乘积经验公式计算结果之间存在较大误差.不能忽略空间电荷分布产生内电场效应的影响,并将以往经验公式中的辅加电压项用辅加电压与玻璃内电场之差代替,使用改进后的理论模型计算的不同辅加电压范围和交换时间下的光波导扩散深度与实验数据一致.     

Nd：MgO：LiNbO3和Er：Ti：LiNbO3波导激光器的理论研究

首次报导了Ｎｄ∶ＭｇＯ∶ＬｉＮｂＯ３和Ｅｒ∶Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３波导激光器的理论研究结果．对于Ｎｄ∶ＭｇＯ∶ＬｉＮｂＯ３质子交换波导激光器,通过假设在波导宽度／深度方向上模场强度分布为Ｇａｕｓｓｉａｎ／Ｈｅｒｍｉｔｅ－Ｇａｕｓｓｉａｎ和Ｇａｕｓｓｉａｎ／Ｔｗｏ－ｈａｌｆ－Ｇａｕｓｓｉａｎ两种试探函数,给出了阈值泵浦功率和斜率效率的计算结果．对于钛扩散Ｅｒ∶Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３波导激光器,利用变分法计算了光波导信号和泵浦光模场强度分布高斯参数和有效折射率随波导条宽的变化关系,还计算了相应的有效泵浦面积与信号光及泵浦光之间的耦合效率．此外,直接从Ｅｒ∶Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３光波导的荧光光谱计算了Ｅｒ３＋的受激发射截面,并计算了Ｅｒ∶Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３波导激光器的阈值泵浦功率和斜率效率．     

基于正切函数变换的改进型全域基展开法及其应用

基于正切函数变换,本文提出了改进型全域基展开法（MGBEM）,该方法将无限x-y平面映射成为单位平面,使单位平面边界上的电磁场自然为零,等效于自然界条件,因而避免了边界截断问题,消除了人工反向,提高了计算精度,另外,本方法导致的矩阵阶数小,有效高的计算效率,本文选用正弦函数作为展开基,并将MGBEM应用于二维光波导标量模分析,分别给出了掩坦矩阵光波导及脊形光波导的基模电场有效折射率及其电场分布。     

含非均匀结构量子波导中6支振动模中的声子输运和热导

利用散射矩阵方法,研究非均匀结构调制的半导体量子波导中6支最低弹性声子模的输运系数与热导性质.研究结果表明:当4支最低声学声子模的截止频率为0Hz且当频率接近于0Hz时,透射系数总为1;当2支光学模的截止频率大于0Hz且当频率接近截止频率时,透射系数总为0;声子模的输运系数、量子化热导平台以及热导性质与量子点的结构密切相关;在极低温度下,扭转模的热导对结构最敏感,而随着温度的增大,压缩模与y方向的弯曲声学模的热导对量子点的结构最敏感;改变量子点的结构能有效调节6支单模的热导.     

凹槽导体上的表面等离激元SPPs传输特性研究

紫外段的光波从空气里入射到导体上,除部分光被反射,导体同时也对光波进行了宽带吸收而产生溅射的表面等离激元SPPs, SPPs在导体表面产生了亚波长约束可形成强电场,其有超衍射、敏感传播面上的细微变化、磁响应增强等特色性能.文章采用Maxwell电磁场方程组,对紫外段光波在导体传播面上产生的等离激元SPPs机制、刻有一维周期凹槽导体上的微波段SPPs传输色散特性,进行了推导、计算,仿真出三维凹槽同轴波导的场分布,得出了在符合波矢匹配条件下,可把微波段的导行电磁波,通过波导的亚波长周期凹槽转化成SPPs传输.     

0.74Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.26PbTiO_3薄膜的光学性能研究

采用磁控溅射法,选用LaNiO3(LNO)作为缓冲层和电极层,在硅基片上成功地制备出了0.74Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.26PbTiO3(PMN-0.26PT)铁电薄膜.X射线衍射(XRD)分析表明薄膜具有沿(110)方向择优取向的钙钛矿结构.利用NKD光谱测试仪测试了薄膜的反射谱,并使用最小二乘法进行拟合分析得到其折射率和消光系数.在沉积温度为500℃时,薄膜具有更为均匀和致密的微观结构.在波长为633 nm时,该薄膜的折射率大小为2.41.薄膜的折射率和消光系数随着光子能量的增加而增加.薄膜的这些光学特性使其有望在低压电光转换器、光波导等器件中应用.