电光调谐的铌酸锂长周期波导光栅-光学工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研 究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和 致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位 论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以 将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 万方数据 万方数据 摘 要 摘 要 随着光网络的飞速发展，波长选路和交换器件在光网络中的作用越来越重要， 尤其是折射率周期性变化的光栅结构，由于其光传输谱具有随光波长而改变的性 质，所以在光纤通信与传感的应用领域具有重要的实用价值。经过多年的发展， 已经实现了各种可调谐的光器件，例如可调谐光滤波器、光耦合器、光衰减器等。 本文以电光调谐的铌酸锂（LiNbO3）长周期波导光栅作为研究对象，进行如下的 研究工作： 1、长周期波导光栅的基本理论 首先介绍了铌酸锂波导的电光效应，其次对退火质子交换 LiNbO3 波导的折射 率分布特性进行了阐述，并进行了单模光波导的设计。最后介绍了长周期波导光 栅的工作原理，长周期波导光栅是基于芯层光与包层光的耦合来实现其带阻的功 能，因此对其传输谱特性、谐振波长、周期和带宽等重要特征进行了理论分析， 为设计与分析器件性能提供了理论依据。 2、长周期波导光栅器件的设计 采用 x 切 y 传的 LiNbO3 基片，通过两次退火质子交换来实现四层波导结构， 通过模式分析获得了波导的有效深度和宽度等重要参数。其次对电极结构进行了 分析，两梳状电极放置于波导两侧，无需跨过波导就可以获得最大的电光调制， 较小的驱动电压就可以获得比较大的阻带抑制。最后分析了器件的温度特性，发 现随着温度的升高，谐振波长向短波长方向移动的特性，从而拓展了器件的应用 范围。 3、实验和测试 通过大量的退火质子交换试验及精密光学测试，研究了 x 切 LiNbO3 的质子交 换和退火规律。在对大量的实验数据分析的基础上得到了实现长周期波导光栅所 要求的四层渐变折射率 LiNbO3 光波导的一些重要参数，如两次交换的时间，两次 退火的时间。这对于最终制作实现长周期波导光栅具有重要意义。 关键词：长周期波导光栅，退火质子交换，铌酸锂，电光效应，传输谱。 I ABSTRACT ABSTRACT With the rapid development of optical networks, wavelength routing and switching devices are becoming more and more important in the optical network, especially the grating, which has a structure of the refractive index of cyclical changes and is very important in the field of optical fiber communications and sensing application due to the nature of its optical transmission spectra changing along with the light wavelength. After years of development, various tunable grating devices, such as tunable optical filter, optical couplers, and light attenuator have been realized. In this dissertation, the characteristics of electro-optic tunable long-period waveguide grating (LPWG) on LiNbO3 were studied. The main work is provided as follows: Principle of the LPWG system Firstly, the electro-optic effect of lith