光写入光折变空间通道波导的研究-光学专业论文.docxVIP

西北工业大学硕士学位论文光写入光折变空间通道波导的研究水 西北工业大学硕士学位论文 光写入光折变空间通道波导的研究水 摘要 光折变波导是集成光学和光电子集成器件(OEIC)的基本元件之一，在光通信、 光互连和光学信息处理方面具有广泛应用。制作光折变波导的方法有多种，其中 采用光辐照法在光折变晶体中直接写入波导，方法灵活且对实验条件要求较低。 本文采用光辐照法在LiNb03：Fe晶体和不同掺杂的SBN晶体中进行写入光折变波 导的实验探讨，并测量所写入波导的一些性能参数。 首先根据带输运模型的动力学方程组，讨论了光折变晶体中光致空间电荷场 的建立以及由此而产生的折射率变化。其次根据波导理论分析了平面波导，由平 面波导的色散方程推导出了导模的传播常数、衰减系数、截止波长等特征参数以 及波导中光波电磁场的分布。在此基础上，详细地进行了以下几个方面的实验探 讨：(1)利用平行光通过双棱镜后所形成的干涉光场辐照LiNb03：Fe晶体，在晶 体中写入阵列平面光波导。测量阵列平面光波导的横向折射率分布和周期，并对 其进行导光测试。(2)通过两种方法在LiNb03：Fe晶体中进行写入阵列通道波导 的实验探索。第一种是利用平行光通过双棱镜形成的干涉光场沿不同方向两次辐 照LiNb03：Fe晶体；第二种是利用平行光通过两个正交的双棱镜形成的干涉光场 一次辐照LiNb03：Fe晶体。结果表明，采用这两种方法在LiNb03：Fe晶体中写入阵 列通道波导是可行的。(3)利用片光辐照掺杂SBN晶体，同时沿晶体的c轴方向 施加直流外电场，研究晶体中折射率变化与外加电场的方向、幅度之间的关系。结 果表明，改变外加电场的极性和幅度可以改变掺杂SBN晶体中折射率变化的正负 和大小。只有沿SBN晶体的C轴方向施加适当的外电场，才能写入平面光波导。 (4)在利用平行光通过双棱镜形成的干涉光场辐照掺杂SBN晶体的同时，沿晶 体的C轴施加适当的直流外电场，在晶体中写入阵列平面光波导。实时测量所写 入阵列平面光波导的横向折射率分布，并对其进行导光测试。实验表明，SBN晶 体具有较高的光折变灵敏度和较快的响应速度，在其中写入的阵列平面波导对于 实现空间动态光互联和光光调制的应用研究具有十分重要的意义。 关键词：光折变效应，光辐照法，阵列平面波导，阵列通道波导，折射率分布 LiNb03：Fe晶体，SBN：Cr晶体，SBN：Rh晶体 +国家自然科学基金资助项目 ：垒i!三些!垄垒：堡』：!耋垡!垒：垒：=：一：：：：!=：一：：Investigations ：垒i!三些!垄垒：堡』：!耋垡!垒：垒：=：一：：：：!=：一：： Investigations of Light-induced Photorefractive Spatial Channel Waveguides+ Abstract Photorefractive waveguide is one of the basic units of integrated optical and optoelectronic integrated circuit(OEIC)．It allows a wide variety of applications in optical communication，optical interconnections and optical information processing． There are many methods to fabricate photorefractive waveguides．Among them，light imdiation method is flexible and simple．In this paper,various model of photorefractive waveguides are fabricated in LiNb03：Fe crystals and difierent dopant SBN crystals by using light irradiation method．And some relevant property parameters of waveguides are measured． Based on the band transp’oft model．the buildup of space charge field and t11e light—induced refractive index changes in photorefractive crystals are discussed．Then． according to waveguide theory,planar wav