铌酸锂微纳米线的制备及其光波导性能研究

发布时间：2017-11-07 14:25

  本文关键词：铌酸锂微纳米线的制备及其光波导性能研究

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【摘要】：一维纳米材料,由于其尺寸小,并且具有很强的光束缚效应以及很好的光波导性能,近年来,在基础研究以及各种各样的实际应用中,它们都受到了广泛的关注。这其中,非线性晶体纳米线由于其具有很强的非线性、自由载流子效应以及很高的损耗阈值,因而被认为在未来的快速响应器件、高带宽光学器件中将有很大的潜力,并且已经引起了科学界的广泛关注和研究。铌酸锂作为最重要的一种非线性晶体材料,它有很好的铁电、压电、电光、声光以及非线性光学效应。更重要的是,铌酸锂在光波导、光电转换、光调制以及二次谐波的产生等方面有着广泛的应用。近年来,单晶铌酸锂纳米线已经被生长出来并且被认为在很多领域将会有非常广阔的应用前景。然而,作为一种多元氧化物,铌酸锂的晶体结构非常复杂,目前生长出来的铌酸锂纳米线存在一定的缺陷,这使得铌酸锂纳米线的生长还有很大的提升空间。因此,为了更好得能让铌酸锂纳米线得到应用,寻找稳定可靠的生长方法并且对其形貌、光学性质进行研究就非常重要。本文主要研究了用水热法生长高质量铌酸锂微纳米线及其光波导性能,包括其波导损耗以及波导耦合能力。具体的研究内容及结果如下：论文的第一部分(第二章)介绍了怎样通过水热法生长出铌酸锂微纳米线,并且对生长出来的铌酸锂微纳米线进行了表征,包括研究其形貌的扫描电子显微镜表征、研究其成分的X射线衍射表征、确认其成分并且研究其生长方向以及结晶情况的透射电子显微镜表征。实验中得到的铌酸锂微纳米线为单晶微纳米线,截面为四边形,直径在100 nm到2μm之间,长度在10μm到60μm之间,表面质量良好。论文的第二部分(第三章)设计了测量铌酸锂微纳米线光波导损耗的实验装置,并且通过实验定性的证明了铌酸锂微纳米线有良好的波导性能。此外,通过实验定量测量得到一根直径为830 nm的铌酸锂微纳米线的传输损耗在光波长532 nm时为0.18 dB//μm,而光波长722 nm时为0.15 dB/μm。此结果比前人测得的偏硼酸钡微纳米线的波导损耗小,说明了铌酸锂微纳米线作为一种非线性晶体纳米线拥有更好的波导能力。论文的第三部分(第四章)设计了实验对铌酸锂微纳米线波导的耦合能力进行了定性研究。我们将一根直径980 nm长度42μm的铌酸锂微纳米线切成两部分,并将它们以大角度约100。耦合在一起。当光以大角度约98。耦合进入其中一部分时,我们在另外一部分的一端观察到一定的光输出。从而,我们得到了铌酸锂微纳米线具备大角度耦光的能力,除此之外还有易于连接的优异性能。我们的研究表明,铌酸锂微纳米线具有优良的光波导性能,其波导损耗小,并且拥有大角度耦光的能力、易于连接。因此,我们可以预测铌酸锂微纳米线在微纳尺度集成的光子器件应用上将有非常大的潜力。我们的研究结果可以作为未来应用的重要参考。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1

【参考文献】

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1 伍晓芹;王依霈;童利民;;微纳光纤及其应用[J];物理;2015年06期

2 赵九蓬,权茂华,张蕾,强亮生;用聚合物前驱体法低温合成铌酸锂纳米粉体[J];硅酸盐学报;2005年10期

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本文编号：1152807