亚波长铌酸锂薄膜导模共振结构设计及二次谐波转化效率优化

基于亚波长铌酸锂薄膜刻蚀导模共振超表面结构,理论模拟了超表面结构的光学响应特性,探讨了刻蚀微纳结构的周期、填充因子和刻蚀深度等参量对透射光谱的影响,同时研究了不同偏振态和入射角度的光源对光谱线宽的作用;利用非对称的光栅结构设计,使连续谱中的束缚态(bound states in the continuum, BIC)衰退为高Q值(>10 000)的准BIC模式;利用束缚态的局域场增强效应,将亚波长铌酸锂薄膜的二次谐波转化效率提升了5个数量级.模拟结果表明,当入射基频波的峰值功率密度在约1 GW/cm²量级时,可实现紫外波段二次谐波高效转化,即单次穿过亚波长铌酸锂薄膜后,出射的紫外波段二次谐波转化效率高达10^-3量级.这为提升微纳结构、光学表界面体系的非线性响应特性提供了思路和设计方案.     

基于周期性极化铌酸锂晶体的电光开关

从理论和实验上阐述了基于周期性极化铌酸锂晶体的电光开关.实验中,我们观察到周期为21 μm周期性极化铌酸晶体中的Solc滤波光谱.当调节施加在晶体Y方向的电场大小时,滤波的中心波长处的光强变化可达到39.23 dB,从而实现了一个高消光比的电光开关.     

铌酸锂的晶体结构

铌酸锂拥有光学、铁电、电光、弹性、弹光、光折射等优良性质,它被广泛应用于集成光和光波导器件.结构决定性质,为此,本文较详细地介绍有关铌酸锂的晶体结构知识.     

铌酸锂晶体的暗电导研究

通过对不同组分比(Li/Nb)纯铌酸锂(LiNbO3)晶体电压和电流的测量,发现不同组分比晶体的电导率随温度变化而变化的程度不同.提出小极化子对电导率的作用机制,并分析了LiNbO3晶体中双极化子和小极化子对电导率的影响.最后对所测量的电导率进行拟合,得到了不同组分比晶体的激活能.     

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．     

关于掺钠的铌酸锂晶体的生长

通过选择合适的原料配比(L i2O占48.6%,Nb2O5占51.4%,并掺入3%的钠),控制固液界面处的温度梯度,选择合适的晶体生长速度,采用提拉法成功地生长出了具有良好光学均匀性的掺钠L iNbO3晶体,用X射线粉末衍射获得了晶体的晶胞常数,结果表明掺钠后晶体常数a增大c减少,并讨论了掺钠L iNbO3晶体生长存在的主要问题、发展前景及今后的研究方向.     

掺杂铌酸锂晶体体全息存储的研究

用提拉法生长的Ce（0.09%）,Cu（0.01%）,LiNbO3晶体和Zn（3%）,Fe（0.09%）,LiNbO3晶体,切割后分别对晶体极化氧化处理,对晶体的抗光致散射能力和衍射效率测试后,分别进行单幅图像存储和多幅图像的复用存储。实验表明,晶体的抗光致散射能力和衍射效率直接影响体全息存储的效果。     

不同组分铌酸锂晶体的光致吸收研究

研究了生长态纯铌酸锂晶体光致吸收效应.通过对不同组分的纯铌酸锂晶体在绿光激发下光致吸收系数的测定,认为不同组分铌酸锂晶体的光致吸收机制不同.引入氧极化子对实验现象作了解释,认为在锂含量较低的同成分晶体,氧极化子的复合有两条途径,而在锂含量较高的化学计量比晶体的氧极化子复合途径单一.对于近化学计量比晶体,泵浦光强时,吸收机制接近于同成分晶体;泵浦光弱时,吸收机制接近于化学计量比晶体.不同组分铌酸锂晶体由于氧极化子复合途径不同,氧极化子的寿命长短不一,CLN晶体中氧极化子寿命最短.     

铌酸锂的折射率奇异

在10至150℃温度范围内用不同波长的可见光测量了铌酸锂铁电单畴单晶的折射率n_o和N_e,发现在45、75、125℃附近出现异常变化。观察了弛豫效应和热释电效应对测量结果的影响。用椭偏光测出了晶体不同方向表面层的复折射率。实验支持125℃附近的异常与表面状态有关。     

铌酸锂中声表面波特性分析

声表面波在各种基片或分层介质中的传播特性是不同的。本文以目前应用广泛的铌酸锂晶体为研究对象,探讨了其在特定切型和传播方向的条件下,所表现出来的各种传播特征,从而为研制新器件取得了一手数据,为设计开发做好必要的理论准备工作。     

近红外铌酸锂光栅耦合器耦合效率优化研究

提出了一种基于铌酸锂导模结构的高效光栅耦合器设计方案及其优化的光学激发配置.利用有限时域差分算法对光栅耦合器的耦合效果进行了数值分析;主要研究了光栅周期、光栅占空比、二氧化硅隔离层厚度,以及入射光的偏振和角度对光栅耦合效率的影响;对在共振波长和非共振波长处空间光传播电场图像进行了模拟.理论仿真结果显示,在光栅周期为650 nm、光栅占空比为0.3、刻蚀深度为130 nm时,利用横磁(transverse magnetic,TM)偏振光沿光栅法线夹角17°方向入射,可获得优化的光栅耦合效率～38%,从而有效地将空间光耦合进入铌酸锂亚波长波导薄膜中,这对铌酸锂微纳光栅耦合器的设计和性能应用有借鉴和参考价值.     

利用铌酸锂薄片极化反转实现纳米信息存储

纳米信息存储是一种高密度信息存储。在信息存储点的尺度被降低到纳米量级时,其存储密度与目前通用的磁盘相比可提高两个数量级以上。纳米信息存储所面临的诸多技术问题之一就是高质量、高稳定性存储材料的选择。铌酸锂晶体作为重要的光电子材料,已被应用于光学、光电子学器件中,成为光电器件的重要基底材料。但由于缺乏合适的机制,铌酸锂材料尚未被应用于纳米信息存储中。 南开大学承担的天津市自然基金重点项目“利用铌酸锂薄片极化反转实现纳米信息存储”,探索在铌酸锂薄片中通过自发极化反转实现纳米尺度的信息存储的可能性。本项目的研究综合了铌酸锂晶体离子注入薄片切割技术及近化学比铌酸锂研究两方面的研究成果。通过离子注入薄片切割技术可以制备高质量的厚度仅为10微米,直径1厘米的铌酸锂薄片,薄片的表面十分平整。另一方面,与同成分铌酸锂晶体相比,近化学比铌酸锂晶体的自发极化反转电压可下降2个数量级,可降至200V/mm。由此,在厚度为10微米量级的铌酸锂薄片中,利用几伏的电压即可实现自发极化反转。通过对极化反转技术     

激光照射对铌酸锂晶体中超声波传播性能的影响

本文首次报导了激光照射对铌酸锂晶体中超声波横波传播特性影响的实验结果,讨论了其机理,并证明了这和晶体内部电场的变化有关。同时也证明了,通常认为是由样品几何因素引起的“回波振幅调制”现象也和晶体的铁电性能有关。     

掺钽和变温对铌酸锂晶体拉曼谱的影响

研究了LoTa_xNb_(1-x)O_3(x=0,0.0013,0.0052,1)晶体的拉曼光谱及拉曼散射随温度的变化.实验证明,随着晶体中含铅量的增加及温度的升高,拉曼谱峰红移,散射强度减小,峰宽增加.杂质钽的引入会改变晶体的内应力;温度的升高会增加模式振动的阻尼、晶格振动出现“失稳”,是造成上述现象的原因。     

铌酸锂薄膜制备的研究现状及进展

铌酸锂(LiNbO3)是目前已知的居里温度最高(1 210℃)[1-2]和自发极化最大(0.70 C/m2)[3]的铁电体材料.由于具有优良的压电[4]、电光[4]、声光[5]、热释电[6]及非线性光学[7-8]等特性,被广泛地应用于声学、光学、光通讯、光集成等领域,被人们称为“通用型”和“聪明”材料[9].LiN     

同成份掺铟铌酸锂晶体中紫外光致吸收的研究

研究了不同掺杂浓度的掺铟铌酸锂晶体的紫外光致吸收和浅能级缺陷对应的热激活能.实验结果表明,只有在掺铟量超过第一阈值的样品中,才出现明显的紫外光致吸收现象.并且紫外光致吸收所对应浅能级缺陷的中心是O-小极化子,其附近的负电中心主要是(InNb)2-.     

铌酸锂声电光器件工作模式研究

确定铌酸锂声电光器件的电光工作模式后,通过相切条件和匹配条件对铌酸锂声电光器件中反常声光衍射的几何关系进行了研究,对xOz平面内以离轴角为自变量时入射角、衍射角以及超声波速、声光优值和极值频率等进行了定性分析和定量计算,计算结果对铌酸锂声电光器件的设计具有指导意义.     

周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡调谐特性分析

该文在周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡工作机理上，讨论了其波长调谐特性与外加电压、晶体温度的关系，比较了两种外加电压方法，在不同占空比下其调谐特性的差异。