非晶态SiO2过渡层上高C轴取向LiNbO3薄膜及生长机制探讨

利用脉冲激光沉积(PLD)技术在单晶硅衬底的非晶态SiO2过渡层上外延生长了具有优良结晶品质和高度C轴取向性的LiNbO3光波导薄膜.利用X射线衍射、高分辨电子显微镜和原子力显微镜等手段对LiNbO3薄膜的结晶品质和C轴取向性等进行了系统的分析,基本确定了薄膜C轴外延生长的最佳沉积参数.非晶态SiO2过渡层上的LiNbO3薄膜由尺度约为150 nm×150nm的四方柱状C轴取向的单晶畴紧密排列而成,并且具有陡峭的界面结构.棱镜耦合技术测量表明,激光可以被耦合到LiNbO3薄膜中,形成TE和TM模式的光波导.此外,对于LiNbO3薄膜在非晶过渡层上择优取向生长的物理机制和薄膜基底效应进行了初步探讨,提出其生长机制很可能符合光滑晶面上三维岛状成核生长的Volmer模式.     

光脉冲在不连续光波导中的传播

在时域内应用慢包近似（ＳＶＢＡ）的方法，对光波导内光波传输的时域计算做了简化．应用该方法计算了不连续光波导中光脉冲的传播，得到波导不连续处的传输情况．文中应用的计算方法可以大大节省计算机的内存，节省计算时间，是进行时域计算的一种行之有效的方法     

一种ARROW型弯曲波导研究

分别用射线分析法和电磁场分析法，通过保角变换在直角坐标系下研究ＡＲＲＯＷ型弯曲波导特性，导出了其模色散方程（本征模方程）。经优化设计的ＡＲＲＯＷ型弯曲波导结构，使ＴＥ０模的损耗降至为０．０３２９ｃｍ＾－１。     

用渐变间隙的矩形波导提高远红外自由电子激光器的效率

提出使用渐变间隙的矩形波导提高远红外自由电子激光器效率的新思想。在理论上用单粒子模型分析了提高效率的机制，并用数值模拟对理论作了验证。     

任意截面波导本征值问题的边界元分析

本文讨论了任意截面波导本征值的边界元分析方法，编制了一个通用的计算机程序。对几种不同截面形状波导的本征值进行了计算，结果与已有文献一致。     

两个梯度折射率分布平面光波导之间的连接损耗

计算了两个不同的梯度型平面波导在横向位移与角度偏差同时存在时的连接损耗。功率传输系数展开成Ｈｅｒｍｉｔｅ－Ｇａｕｓｓｉａｎ函数的级数后，迭合积分可解析求出，文中方法的精度比基模块的高斯近似方法高得多，并给出了数值计算实例并对连接损耗受各别偏差及波导参数的影响进行了讨论，最后检验了单一偏差连接损耗加近似复合偏差连接损耗这一直观方法的准确程度。     

富勒烯薄膜的波导Raman散射增强效应

<正>以C₆₀,C₇₀为代表的富勒烯材料,自Kr(?)tschmer等人发现其有效制备方法之后,已成为材料科学研究的热点之一,被认为在半导体、超导体、有机导体、非线性光学、金刚石薄膜合成、有机化学、医药、润滑等方面有着巨大的潜在应用价值.尤其是作为一种新型光学材料而倍受人们关注.C₆₀由于具有共轭大π电子云体系而表现出强烈的三阶非线性光学效应,使其有可能成为十分有前途的非线性光学材料,而其反饱和吸收特性则使其可以制成光限幅器件、光双稳器件和全光学开关等.本文研究了沉积于粗糙介质表面C₆₀薄膜的波导Raman散射(waveguide Raman scattering).波导Raman散射是结合集成光学和Raman散射的一种测试介质上薄膜性能的灵敏方法,文献[4]报道了C₆₀薄膜的波导Raman散射现象,但是用的光源为100mW的Ar⁺激光.然而,这种较强的激光有可能破坏C₆₀膜中的分子结构诸如发生聚合反应等,从而影响其本征的Raman谱.本文报道了采用30mW的He-Ne激光为激发光源,观察到粗糙介质表面C₆₀薄膜的波导Raman散射增强效应.     

新型的双包层同轴圆柱光波导的研究

研究了一种新型的双包层阶跃光波导，内包层的折射率大于芯及外包层的折射率，因而光被限制在内包层中传播。文中推导了此类光波导的子午光线和空间光线的数值孔径。在弱波导近似下推出了柱坐标下的波导模式方程。     

高斯光束在中空圆形波导中的传输理论

利用高斯光束的傍轴光线近似、光在介质表面以及介质内传播的物理光学原理，并考虑到高斯光束在中空波导耦合端的衍射效应，用计算机数值模拟以及近似计算法导出了１０．６μｍ高斯光束通过不同的中空圆形波导的透过率．分析结果表明镀适当厚度的透明介质膜中空金属波导传输损耗较小，而常规的中空光纤损耗较大．分析了介质膜中空波导膜层厚度以及膜材料对光传输损耗的影响．还提出了镀介质膜中空锥形波导的结构，这种波导可以同时具有低耦合损耗与低传输损耗     

影响LiNbO3波导型F-P滤波器性能的因素

分析了影响LiNbO3波导型F P滤波器性能的3个因素:传输损耗、端面缺陷、温度变化.推导了在考虑波导损耗时的功率传输函数表达式,制作的质子交换LiNbO3光波导的传输损耗为0.35 dB/cm左右,指出在F P腔长较短(0.5~1.0 mm或更短)时,传输损耗不是影响滤波器性能的主要因素.引入端面缺陷因子来分析缺陷对滤波器功率传输函数和精细度的影响,经分析表明要使滤波器保持良好的性能,其缺陷因子不应远大于20 nm.最后分析了温度对滤波器性能的影响,指出温度变化使F P腔的中心波长发生漂移,但对峰值功率传输系数和精细度无影响.