铌扩散钽酸锂光波导及其平面电光棱镜

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导波光束偏转器的双稳态特性

利用LiNbO3波导电光棱镜,验证了导波光束偏转器的双稳态特性.对此,利用调制特性曲线的高斯函数模型,作了必要的理论分析,与测量结果基本相符.

退火质子交换平面波导型电光调制器的研究

基于双棱镜耦合m线技术提出了一种新型的平面波导强度调制器。由于质子交换平面波导的导波层在加上电场后折射率发生变化,从而引起棱镜耦合输出的m线强度的变化,实现电光调制。讨论了电极间隙宽度和导波层吸收对器件性能的影响。与其他类型强度调制器相比,这种调制器具有简单的电极结构,而且调制带宽可达40 GHz 以上。

基于复合光波导偏振干涉技术的高灵敏度生化检测仪

利用射频溅射技术在一个单模玻璃光波导的局部表面淀积一层两端呈梯度的高折射率透明氧化物薄膜，形成低损失、高灵敏度平面复合光波导芯片。这种结构能够使得玻璃光波导内沿同一路径传播的横电基模(TE0)与横磁基模(TM0)在梯度薄膜区间产生纵向空间分离，导致TE0模的消逝场相比TM0模显著增强。利用复合光波导芯片，结合棱镜-样品池组合体和集成式选偏光探测器研制出基于偏振干涉测量的OWG-01型生化检测仪。对液体折射率响应的测试结果表明复合光波导芯片的热光效应非常小，而仪器的测量误差主要来自待测液体自身的折射率随温度的变化。

铜离子交换单步掩埋BK7玻璃波导的制备与表征

利用Cu离子交换技术制备了BK7玻璃平面光波导,在632.8 nm波长下,用棱镜耦合技术测量出所制备波导的有效折射率,利用反WKB方法计算并确定了平面光波导的折射率分布,通过对折射率分布进行函数拟合,发现离子交换后的样品折射率分布近似符合改进后的高斯分布,样品的折射率分布似乎是一个掩埋波导的折射率分布,求出所制备玻璃平面光波导在570℃的扩散系数De≈1.2133×10-14 m2/s。同时,对所制备波导进行了电子显微镜(EMS)和次级离子质谱(SIMS)测试,得到了铜离子在玻璃表面的浓度分布,从而证明了实验所得到的BK7玻璃平面光波导是掩埋波导。这种掩埋平面波导是由单步Cu离子交换技术得到的。

非晶态As

采用真空镀膜技术在石英基板上制备了纯As2S8 以及掺杂As2S8平面波导，通过棱镜耦合技术观察了光阻断效应。结合S和As的外层电子构型，分析了样品内部的化学键结构，利用电子能带结构理论和杂化轨道理论，建立了光阻断效应的动力学方程，并对切断过程进行了数值分析，分析结果与实验数据十分符合，得出该模型能很好地解释光阻断效应的实验现象，并揭示了光阻断效应切断过程的内在机理。

新型集成光杨氏干涉计传感器的研制

利用标准光刻工艺结合钾钠离子交换技术,在玻璃基板上制备了一对间隔75 μm的平行三维单模光波导通道。然后利用射频溅射方法在一条通道的中间区段淀积一层厚度小于30 nm的梯度TiO2薄膜,形成复合光波导。基于梯度耦合理论,横电基模能够低损失地穿过TiO2薄膜覆盖区间,并在该区间产生一个高强度消逝场。因此复合光波导可作为杨氏干涉计的敏感臂而裸露通道用作参比。线偏振氦氖激光通过棱镜耦合方式被同时输入到两通道中,由另一棱镜从两通道中耦合输出的光束相互重叠而产生明暗相间的空间干涉条纹。利用可调狭缝光电探测器组合实现了对干涉计信号的实时探测。这种结构新颖的集成光杨氏干涉计可用于生化物质的超痕量探测。

衰减全反射型电压传感器的理论和实验研究

提出了一种新型反射型聚合物波导电压传感器理论,并且进行了实验研究。这种电压传感器采用棱镜波导耦合结构,在棱镜下底面依次镀有金属膜聚合物金属膜三层结构。通过两层金属膜对极化聚合物加电压,利用聚合物材料电光效应和导模共振吸收峰对聚合物折射率的敏感特性,通过反射光强的测量来确定作用电压的变化值。实验中的测试电压范围是从-140 V至+140 V,得到的线性度值为0??991,电压测量的分辨力为0??1 V,电压测量灵敏度系数为0??0011 V-1。实验表明这种电压传感器具有良好的线性和较高的灵敏度。

聚合物复合薄膜DR13/PMMA的制备及其光学特性

薄膜的厚度、折射率和传输损耗等参数在电光系数的确定和光波导器件的设计和制作过程中都是重要的参考数据。采用旋涂法制备了三种不同质量比的偶氮化合物染料分散红13(DR13)与聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合薄膜; 利用分光光度计测量样品的吸收光谱; 利用棱镜耦合仪测量了薄膜的厚度和折射率,并对不同波长下的折射率进行拟合得到折射率色散曲线; 采用视频摄像技术研究样品的光传输特性,利用自己编写的计算机程序来处理其实验结果。DR13/PMMA复合薄膜在300 nm和500 nm处有两个大的吸收峰,而在其他波段,尤其是在通信波段没有明显吸收。薄膜的膜厚大约为1～2 μm,其折射率随着质量比的增加而增大,随着激光波长的增大而降低,膜厚和折射率的误差分别为3.2×10-1 μm和1.5×10-3。三种质量比(10%,15%和20%)的薄膜传输损耗分别为1.5269 dB/cm,2.7601 dB/cm和3.6291 dB/cm,可以看出随着DR13质量比的增大,光传输损耗也逐渐增大,即DR13的含量对于传输损耗的影响较大。