基于飞秒激光的蓝宝石脊形波导设计仿真及制备

发布时间：2021-02-08 23:37

　　蓝宝石凭借其极高的硬度、稳定的物理化学性质以及从紫外到红外波长范围内的透光性,使得其被广泛应用于光学窗口、仪器仪表、半导体衬底以及消费电子等方面。但在拥有高硬度、高耐磨性的同时,伴随着的是蓝宝石加工的困难,这也限制了蓝宝石更广泛的应用。本文中,利用蓝宝石的优良光学性能,以飞秒激光微加工技术为手段,研究蓝宝石脊形波导的制备。利用内置了有限差分光束传播法的RSoft软件对蓝宝石脊形波导进行设计仿真,研究了波导脊宽a和刻蚀深度b对波导通光性能的影响,通过分析结构参数对归一化功率和模式双折射效应的影响,最终确定脊宽a=200μm及刻蚀深度h=172μm。对实际加工中存在的槽壁倾斜情况进行了误差分析,发现当槽壁倾角达到约16°时,相比与槽壁倾角为零的情况,归一化输出功率减小了约5%。研究了蓝宝石脊形波导和光纤之间的对准耦合,通过计算波导模场和光纤模场的重叠积分,得到光纤存在横向位置偏差和偏转偏差时模场耦合效率的变化情况。对波导模场分布情况及基模光场在波导内传输进行了仿真。研究了飞秒激光的蓝宝石划线加工工艺,分别就激光功率和扫描速度对划线加工的影响进行了工艺试验,分析了其对划线加工的影响。在兼顾加... 

【文章来源】：湖北工业大学湖北省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同玻璃基底所制备波导的显微图像

图 1-2 氟化物玻璃远场光场分布[22]导器件所需的激光脉冲能量一般低至纳焦耳，而极增大了三到四个数量级。对于脉冲位置的精确控制到预期值而不需要改变其他加工条件。另外，由于理，飞秒激光制备波导器件在制备效率和成本上有多材料中所制备的波导传输损耗水平已经可以达到量、聚焦数值孔径大小、写入速度、重复频率等加[24–26]。在 2006 年，剑桥大学的 L. Tong 等人[27]就制备，该波导在 1550nm 光下的损耗可以达到极导材料折射率改变是制备波导的关键，因此研究激变得分十重要[28–30]。2003 年，S. Nolte 等人首次制光比几乎是相等的；如图 1-3，研究还测得了该波

1-3 飞秒激光制备光分路器其中一路折射率分布[31]路器结构，弯曲损耗对器件性能的影响非常大。目以达到数十毫米的级别[27,32]。光微加工最早的有源器件加工是各种基底上的光增rski 等人[33]在掺汝硅酸盐玻璃中，利用近红外飞秒；在 514nm 光的泵浦下获得了 1054nm 的输出，增益激光微加工技术在掺镱铒玻璃制备波导放大器也得大器有着较小的散射损耗（<0.2dB/cm）[34]。在 200作在整个 C 波段的掺铒镱波导放大器，其增益谱如证明了飞秒激光微加工技术制备的器件已经能达到

【参考文献】：
期刊论文
[1]飞秒激光加工蓝宝石超衍射纳米结构[J]. 高斯,王子涵,滑建冠,李乾坤,李爱武,于颜豪.  物理学报. 2017(14)
[2]多脉冲飞秒激光深小孔的加工[J]. 胡梦宁,葛励成,张晋平,陈玉萍,陈险峰.  中国激光. 2016(04)
[3]飞秒激光在钛蓝宝石晶体中刻写双线型波导的研究[J]. 刘爽,刘欣,唐文龙,程光华.  中国激光. 2015(02)



本文编号：3024679