可调谐铌酸锂波导高阶布拉格光栅研究

发布时间：2023-04-07 23:05

　　近几十年以来,通信技术实现了快速的发展,人们对于通讯网络服务的传输速率、传输带宽的要求也越来越高。因此,具有高速度、长距离、大容量传输特点的新一代全光网络通信系统得到了人们越来越多的关注。但是,目前大规模集成光学器件及系统的实现依然限制着全光网络通信系统的实现。由于基于光纤制作的器件难以实现大规模的集成,越来越多的科研工作者开始将方向转向各种材料制作的波导器件。其中,基于铌酸锂(LiNbO₃)晶体的波导器件由于具有优异的电光调谐特性而得到了广泛的应用。在集成光器件系统中,布拉格波导光栅具有至关重要的作用,是许多滤波器、传感器的基本构成部件。在实际应用中,制作周期只有数百个纳米的一阶布拉格光栅,通常需要精度较高的聚焦离子束刻蚀(FIB),电子束刻蚀(EBL),双光束干涉等技术,这些高精度的工艺往往使得器件的制作成本高昂。本文针对这一问题对基于铌酸锂波导的高阶布拉格光栅进行了研究。高阶布拉格光栅的周期可以达到几个微米,从而可以使用对制作设备要求更低的紫外光刻(UV)法进行制作,这将大大降低波导光栅的制作成本,以及增强其应用场景。论文针对所提出的基于铌酸锂波导的高阶布拉...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 铌酸锂波导的研究现状
    1.3 波导光栅的研究现状
    1.4 论文的主要内容和章节安排
第二章 铌酸锂光波导与布拉格光栅基本理论
    2.1 铌酸锂光波导分析
        2.1.1 铌酸锂光波导折射率分布
        2.1.2 铌酸锂光波导模式分析
    2.2 波导光栅理论分析
        2.2.1 耦合模理论
        2.2.2 布拉格波导光栅耦合模理论
        2.2.3 高阶布拉格波导光栅工作原理
    2.3 本章小结
第三章 器件仿真与设计
    3.1 器件的结构
    3.2 单模铌酸锂波导设计
        3.2.1 有效折射率法分析模式折射率
        3.2.2 有限元法分析模式折射率
        3.2.3 单模铌酸锂波导结构
    3.3 高阶布拉格光栅设计与分析
        3.3.1 一次交换法制备高阶布拉格光栅的设计与仿真结果
        3.3.2 二次交换法制备高阶布拉格光栅的设计与仿真结果
        3.3.3 ICP刻蚀法制备高阶布拉格光栅的设计与仿真结果
    3.4 电光调谐电极设计
    3.5 器件整体设计参数
    3.6 本章小结
第四章 器件的制作
    4.1 器件的制作工艺简介
    4.2 掩模版设计
    4.3 器件的制作
        4.3.1 铌酸锂波导的制作流程
        4.3.2 一次交换法制备高阶布拉格光栅的制作流程
        4.3.3 二次交换法制备高阶布拉格光栅的制作流程
        4.3.4 ICP刻蚀法制备高阶布拉格光栅的制作流程
        4.3.5 电光调谐电极的制作流程
    4.4 本章小结
第五章 器件测试与分析
    5.1 测试平台简介
    5.2 一次交换法制备高阶布拉格光栅的测试与分析
    5.3 二次交换法制备高阶布拉格光栅的测试与分析
        5.3.1 传输光谱测试
        5.3.2 电光调谐特性测试
        5.3.3 退火调谐特性测试
    5.4 ICP刻蚀法制备高阶布拉格光栅的测试与分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3785510