掺锌铌酸锂（LiNbO3：Zn）晶体的物性测量

本文配制了系列掺锌铌酸锂多晶料，测量了掺锌铌酸锂的熔化温度及居里温度随掺锌量的变化。用熔融提拉法生长了不同掺锌量的铌酸锂单晶。研究了锌在晶体中的分凝、晶体的抗光折变能力和倍频转换效率。实验结果表明：（１）在铌酸锂晶体中，随掺锌量的增加，ＬｉＮｂＯ３：Ｚｎ的熔化温度呈下降趋势，而居里温度线性上升。（２）在掺锌铌酸锂晶体中，调节锌的掺杂量，可以找到分凝系数近于１的掺锌浓度。（３）当掺锌量大于７ｍｏ１％时，ＬｉＮｂＯ３：Ｚｎ晶体与ＬｉＮｂＯ３：Ｍｇ具有同样的抗光折变能力，前者的倍频转换效率比后者稍大。     

近化学计量比掺铁铌酸锂晶体光折变中心的研究

对不同锂铌比的掺铁铌酸锂晶体的光折变光栅的写入与擦除过程进行了研究,发现单中心模型已经不适用于近化学计量比掺铁铌酸锂晶体的光折变过程.通过对光折变光栅的擦除曲线的拟合发现,近化学计量比掺铁铌酸锂晶体的擦除过程为双指数过程,说明对于近化学计量比掺铁铌酸锂晶体光折变中心为两种.     

对不同组份掺镁铌酸锂晶体紫外光致吸收的研究

研究了不同组份掺镁铌酸锂晶体的光致吸收现象.通过对不同组份掺镁铌酸锂晶体紫外光致吸收的动态暗衰减过程的测量,我们认为掺镁铌酸锂晶体中紫外光致吸收的浅能级缺陷中心是O-小极化子.     

近化学计量比铌酸锂晶体的局域铒掺杂研究

本文通过两种方法制备了X切和Z切的局域铒掺杂近化学计量比铌酸锂晶体：（1）镀有铒金属的同成分铌酸锂晶体直接进行气相输运平衡处理,（2）在气相输运平衡处理后进行铒金属的标准热扩散。对晶相、扩散系数和扩散表面粗糙度的研究表明,初始铒金属膜厚度会限制扩散的效果。这为进一步的波导放大器研究提供了参考。     

小型光胶合Nd∶YVO_4/PPMgOLN列阵微片绿光激光器

研制出钒酸钇晶体与掺氧化镁(2%)的铌酸锂晶体(Nd∶YVO4/PPMgOLN)光胶合的小型列阵微片绿光激光器.在两点泵浦驱动下,激光二极管(LD)输入总功率为922 mW,腔内倍频下输出532nm的单频绿光功率最高为200mW,光-光转换效率为21.7%.在相同条件下,与单点泵浦激光器进行对比分析,结果表明温度对铌酸锂晶体的倍频效率有很大的影响;由此,通过控制半导体制冷器(TEC),对激光器在两点泵浦驱动下不同温度时的转换效率进行测试,得出当铌酸锂晶体温度在27℃时达到最佳相位匹配.     

晶体畴反转过程中畴壁运动与极化电流特性研究

为了解晶体畴反转的动力学过程,利用马赫-曾德干涉实验系统,研究了外电场极化下掺镁铌酸锂和纯净铌酸锂晶体在畴反转过程中的畴壁运动和极化电流特性。实时记录了掺镁7 mol%、掺镁5 mol%铌酸锂和纯净铌酸锂晶体在畴反转过程中的畴壁特征和极化电流变化情况,发现离散的畴壁速度脉冲伴随着离散的极化电流脉冲,连续的畴壁速度脉冲对应着连续的极化电流脉冲。掺镁铌酸锂晶体正向反转和纯净铌酸锂反向反转的畴壁速度变化和极化电流变化比较尖锐,而掺镁铌酸锂晶体反向反转和纯净铌酸锂正向反转的畴壁速度变化和极化电流变化比较缓和。最后对实验现象进行了解释。     

双掺铌酸锂晶体的光散射光强阀值效应及其应用

用多波耦合理论分析了铌酸锂晶体中的扇形噪音形成机制,结合单载流子两级系统解释了双掺铌酸锂晶体的光致光散射光强阈值效应,进一步分析了掺杂铌酸锂晶体中信号光和噪音光之间在光放大上的竞争,并理论预言了双掺铌酸锂晶体在进行双光束耦合时存在最佳泵浦光强和最佳光生伏特场。     

基于硅-铌酸锂复合波导的偏振复用器设计

结合铌酸锂薄膜的研究现状,提出一种硅与铌酸锂复合集成的波导结构,该波导结构能够将硅基的成熟工艺与铌酸锂材料的特性结合,利用铌酸锂的高双折射特性,该波导结构在实现偏振控制器件方面具有一系列独特的优势.基于硅与铌酸锂复合的波导结构,设计了两类无源器件:定向耦合型偏振分离器和定向耦合型偏振分离转换器.分别采用光束传输法(BPM)和时域有限差分法(FDTD)对两类器件进行了仿真与性能分析,仿真计算结果表明,偏振分离器能够实现TE模和TM模的分离,且消光比高于30dB,在保证消光比大于10dB的情况下,其带宽约为70nm,工艺容差达100nm;偏振分离转换器能够实现TM模向TE模的转换,且消光比达20dB.两类器件均具有尺寸小、结构简单、工艺上易于实现等优点.     

铒镱共掺光纤折射率与元素分布均匀性研究

针对改进的化学汽相沉积工艺结合稀土螯合物高温气相掺杂法制备的双包层铒镱共掺光纤,通过研究铒镱共掺光纤预制棒的芯层沉积层数、每一层芯层反应物流量等因素对铒镱共掺光纤纤芯折射率分布与锗元素浓度分布均匀性的影响,降低了双包层铒镱共掺光纤纤芯中心处折射率凹陷的宽度和深度,同时改善了锗元素浓度分布的均匀性,最终将铒镱共掺光纤在1 535 nm波长处的纤芯吸收系数提高到66.1 dB/m,同时将双包层铒镱共掺光纤在1 200 nm波长处的纤芯本底损耗降低到10.8 dB/km。     

掺Er3+Al2O3平面光波导放大器理论计算

利用速率方程模型,通过求稳态解,比较了1480、980、820nm3种波长泵浦时的掺Er^3 Al2O3平面光波导放大器的增益与泵浦功率和掺铒浓度的关系。在确定的泵浦功率下,存在最佳掺铒浓度,可得到最大增益,并且泵浦功率增大,最佳掺铒浓度也增大。同时分析了激发态吸收和合作上转换对增益的影响;高功率泵浦时,激发态吸收对增益的影响明显,高浓度Er^3 时,合作上转换对增益的影响显著,并提高了放大器阈值泵浦功率。     

基于铌酸锂纳米晶体颗粒二次谐波发射特性研究

基于纳米结构的二次谐波发射是构建高灵敏度生化传感器等纳光子器件的重要手段,其中如何获得增强的二次谐波发射是实现这些应用的关键.本文采用溶剂热法制备出类钻石的十二面体铌酸锂纳米晶体颗粒,实现了磁偶极共振模式的有效激发.基于磁偶极共振对入射场能量的聚焦作用,以及铌酸锂材料本身所具有的较强二阶非线性响应,所制备铌酸锂纳米晶体颗粒能够实现二次谐波的增强发射.不同粒径铌酸锂颗粒散射光谱及二次谐波发射光谱的测试结果表明,当激发光波长与纳米颗粒的磁偶极共振模式匹配时,可有效增强二次谐波发射强度,其非线性转换效率达到2.0×10^-6W^-1.这些研究结果表明本文所制备的铌酸锂纳米晶体颗粒是一种较为理想的非线性纳米材料,在非线性纳光子器件的设计等领域具有潜在的应用价值.     

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.     

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．     

甚小波长间隔多波长掺铒光纤激光器的实验研究

设计了一种稳定工作的掺铒光纤激光器及梳状滤波器结构,通过优化掺铒光纤长度和腔损耗,在液氮低温环境下,得到了0．2nm波长间隔下,1532nm波段稳定的多波长激光振荡输出。实验结果表明,掺铒光纤在不同波段的非均匀加宽效应差异明显。     

低半波电压高速铌酸锂光波导相位调制器研究

针对相位调制器的结构特点,采用与传统高速调制器不同的设计思路,在相速匹配的前提下,设计制作了一种窄火线电极和窄电极间距的高速铌酸锂相位调制器,实现了超低的半波电压,并同时满足小尺寸及宽带宽的要求.在工作波长为1 550 nm,电极作用长度为30 mm时,获得了半波电压仅为2.8 V,3 dB带宽达到17 GHz的铌酸锂相位调制器.     

稀土离子掺杂硼硅酸盐玻璃上转换发光性能研究

采用高温固相法分别合成了单掺铕、铕铒共掺、铕镱铒共掺以及铒钬共掺的硼硅酸盐玻璃,研究了掺杂离子的掺杂浓度对荧光强度的影响,并详细分析了不同离子掺杂的硼硅酸盐玻璃的上转换发光机理.在泵浦波长为978nm时,硼硅酸盐玻璃呈现橙红色光(590nm,Eu~(3+)的5 D0→7F1跃迁),红色光(610nm,Eu~(3+)的5 D0→7F1跃迁;695nm,Eu~(3+)的5 D0→7F4跃迁),绿色光(552nm,Ho~(3+)的5S2→5I8及Er~(3+)的4S3/2→4I15/2跃迁).研究表明:Er~(3+)作为激活剂,Eu~(3+)与Er~(3+)之间存在能量传递,Yb~(3+)做了敏化剂,增加了Er~(3+)的上转换发光效率,Ho~(3+)与Er~(3+)之间存在着能量传递.     

用铁电晶体四波混频的实时光学检测

对利用铁电晶体掺铁铌酸锂(LiNbO_3:Fe)作记录介质的简并四波混频干涉计量术进行了讨论,提出一种实时测量透明物体的折射率及面形分布不均匀性的实验原理及方法,分析了掺铁铌酸锂晶体在测量中的记录特性,并给出了测量平板玻璃样品的试验结果。     

铒/镱掺杂多金属氧酸盐的制备及其近红外发光性研究

制备了高发射率的Keggin结构的铒镱共掺稀土多金属氧酸盐ZnPOM:Er3+,Yb3+,样品在室温980 nm激光激发下具有很强的位于1551nm的近红外发射,共掺样品中镱是铒有效的敏化剂,详细地探讨了镱铒间样品能量传递及近红外发光机理.     

双向电光调谐的可重构光分插复用器模拟设计

设计了一种新型的电光调谐可重构光分插复用器(ROADM).由于采用电光效应作为调谐手段,它具有超高的响应和调谐速度.在X切Y传的铌酸锂晶片上以钛扩散工艺制作偏振分束器等波导结构,偏振转换电极和电压调谐电极交替分布,以相互正交的两个方向的电场诱发上/下载波长附近的偏振模式转换,进而实现滤波功能.其中偏振转换电极由结构相同的多组叉指电极组成,每组叉指电极独立供电.计算表明,合理选择各电极电压可得到25,nm的调谐范围、1,nm以下的输出频谱半极大值全带宽(FWHM)以及30,dB以上旁瓣抑制,并且可以实现FWHM的动态可调.     

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.