周期極化反轉(zhuǎn)鈮酸鋰光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及理論研究.pdf

1、鈮酸鋰晶體具有非常優(yōu)越的電光、聲光、非線性等光學(xué)特性,因此基于鈮酸鋰材料的光波導(dǎo)可以用來制備各種光學(xué)器件,包括電光調(diào)制器、可調(diào)諧濾波器、放大器以及各種類型的(可調(diào)諧)激光器、非線性波長轉(zhuǎn)換器,尤其是周期極化反轉(zhuǎn)鈮酸鋰光波導(dǎo)(PPLN)可用作高效的非線性器件進行波長轉(zhuǎn)換和全光信號處理。本文對周期極化反轉(zhuǎn)鈮酸鋰光波導(dǎo)進行了相關(guān)研究,具體內(nèi)容如下:
　　(1)研究了各種鈮酸鋰光波導(dǎo)制備工藝的優(yōu)缺點,通過研究發(fā)現(xiàn)直接鍵合法制備鈮酸鋰光波導(dǎo)

2、的制備工藝比較簡單,容易實現(xiàn)并且容易控制,所制備出的光波導(dǎo)具有階躍型的折射率分布,該光波導(dǎo)對光場具有很強的限制作用。由于關(guān)于直接鍵合脊形光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及模場特性的報道卻很少,因此本文將對直接鍵合脊形光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行研究。
　　(2)提出采用有限差分法對直接鍵合的脊形光波導(dǎo)進行數(shù)值模擬,并且為了提高鈮酸鋰晶體的抗光折變性能,對摻雜鈮酸鋰的材料組份進行了研究,根據(jù)有限差分法設(shè)計程序,得出光波導(dǎo)的模場分布以及有效折射率等參數(shù),根

3、據(jù)這些參數(shù)可以對光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)尺寸進行設(shè)計并優(yōu)化。
　　(3)引入模場重疊因子的概念以及定義式,通過數(shù)值模擬得出模場重疊因子與波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的變化關(guān)系,將模場重疊因子引入耦合波方程組,對耦合波方程進行修正,并設(shè)計波導(dǎo)尺寸,以達到最大的波長轉(zhuǎn)換效率。我們還提出了通過線性啁啾的極化周期結(jié)構(gòu)來拓寬PPLN泵浦帶寬的方案,并進行了數(shù)值模擬。
　　(4)提出在周期極化反轉(zhuǎn)鈮酸鋰光波導(dǎo)中引入一維光子晶體,根據(jù)要求設(shè)計一維光子晶體結(jié)構(gòu),得到合適的