周期极化钛扩散近化学计量比铌酸锂光波导（Ti:PPLN）的制作

发布时间：2017-04-09 00:19

  本文关键词：周期极化钛扩散近化学计量比铌酸锂光波导（Ti:PPLN）的制作，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：周期极化钛扩散近化学计量比铌酸锂光波导(Ti:PPLN)在全光波长变换器、中红外激光光源以及THz辐射源等方面都具有广阔的应用前景。本论文开展了近化学计量比Ti:PPLN光波导的研究工作，涉及周期极化处理用高压方波脉冲电源的改进和液体电极极化装置的研制以及富锂气相输运平衡(VTE)对铌酸锂晶体畴结构的影响，进一步完成了近化学计量比Ti:PPLN条型光波导的制作和表征工作。取得了如下一些研究结果： 1.完成了所购置的高压直流电源的改进工作，以适应于周期极化实验。改进工作主要涉及可控信号发生器、光耦隔离电路和功率放大驱动装置的增设，以实现高压方波脉冲的输出。还研制了液体电极极化装置，包括电极夹具和外接极化电路。外接极化电路部分配备有示波器、高压电表等监测设备，可以实时监控极化过程。 2.利用研制的极化系统研究了富锂VTE处理时间和极化反转电压的关系。本文以0.5mm厚Z切同成份铌酸锂晶体为样品进行研究。研究结果表明富锂VTE处理时间小于25h，畴反转电场随VTE时间增加线性减小。在VTE处理达到30h后，畴反转电场降低到最小值为4.0kV/mm。此外，还研究了富锂VTE处理对铌酸锂晶体畴结构的影响。实验发现对样品进行足够时间(大于30h)的富锂VTE处理可以消除高温热处理或钛扩散过程所诱导的铌酸锂晶体+Z面浅层畴反转，，此发现为进一步优化制作近化学计量比Ti:PPLN光波导的工艺流程提供了参考。 3.进一步开展了近化学计量比Ti:PPLN条型光波导的制作和表征工作。以0.5mm厚Z切同成份铌酸锂晶片为基底，经光刻，钛金属膜镀制，剥离，钛扩散，富锂VTE工艺过程和周期极化处理，制作出了极化周期为160μm，初始钛条宽度7μm，长度为15mm的近化学计量比Ti:PPLN条型光波导。并对近化学计量比Ti:PPLN条型光波导的组份和导波性能进行了表征。结果表明：波导层组份近似为化学计量比，且极化过程除增加了光波导的损耗并未显著影响其它导波性能。极化过程所引起的光波导损耗的增加归因于不完美的畴结构。然后采用腐蚀方法对畴结构显示并利用光学显微镜进行观察。 以上研究结果为进一步的研究工作奠定了基础。
【关键词】：气相输运平衡 钛扩散 周期极化 铌酸锂光波导
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN252
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 周期极化铌酸锂光波导的研究现状与发展9-10
• 1.2 本论文的主要工作与意义10-12
• 第二铌酸锂晶体中的非线性光学效应12-29
• 2.1 非线性光学原理12-15
• 2.1.1 晶体的极化强度12-13
• 2.1.2 各向异性介质中的非线性光学系数13-15
• 2.2 非线性光学三波耦合过程15-17
• 2.3 二阶非线性光学效应17-21
• 2.4 准相位匹配技术21-29
• 2.4.1 相位匹配技术21-23
• 2.4.2 准相位匹配基本原理23-26
• 2.4.3 准相位匹配技术及极化技术的应用26-29
• 第三章 极化系统的设计与实现29-35
• 3.1 高压直流电源29-31
• 3.2 脉冲信号调制电路的设计31-34
• 3.2.1 脉冲信号发生器31-32
• 3.2.2 光耦隔离电路32-33
• 3.2.3 功率放大驱动装置33-34
• 3.3 液体电极极化装置的设计及实现34-35
• 第四章 近化学计量比周期极化铌酸锂晶体35-45
• 4.1 铌酸锂晶体的畴结构35-39
• 4.1.1 晶体结构35-36
• 4.1.2 铁电畴与选择腐蚀36-38
• 4.1.3 畴反转理论38-39
• 4.2 近化学计量比铌酸锂晶体39-42
• 4.2.1 近化学计量比铌酸锂晶体的生长39-40
• 4.2.2 富锂气相输运平衡处理40-41
• 4.2.3 富锂 VTE 时间与极化反转电压的关系41-42
• 4.3 近化学计量比周期极化铌酸锂晶体的制作42-45
• 第五章 近化学计量比 Ti:PPLN 光波导45-62
• 5.1 钛扩散铌酸锂光波导45-50
• 5.1.1 原理及工艺45-46
• 5.1.2 折射率分布与浓度的关系46-49
• 5.1.3 模式与模斑控制49-50
• 5.2 高温热处理对畴结构的影响50-53
• 5.3 钛扩散对畴结构的影响53-55
• 5.4 近化学计量比 Ti:PPLN 条型光波导的制作55-61
• 5.4.1 近化学计量比 Ti:LiNbO_3条型光波导的制作56-57
• 5.4.2 近化学计量比 Ti:LiNbO_3条型光波导的表征57-59
• 5.4.3 周期极化59-60
• 5.4.4 畴结构的观察60-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 工作总结62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-68
• 发表论文和参加科研情况说明68-69
• 致谢69

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本文编号：294056