| 题名 | 无源、有源环形谐振腔及离子交换光波导的研究 |
| 作者 | 韩秀友 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006 |
| 授予单位 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 |
| 导师 | 方祖捷 |
| 关键词 | 集成光学 波导环形谐振腔 掺铒有源波导 离子交换技术 |
| 中文摘要 | 集成光波导技术在光通信、光传感和光学信息处理等领域具有独特的优势和巨大的发展潜力，集成光波导单元器件成本的降低和结构性能的优化是集成光波导技术得以实际应用的前提。离子交换光波导制备技术具有工艺简单、成本低廉、制成的波导器件传输损耗低、便于集成等优点，研制基于该技术的无源、有源光波导器件有着十分重要的学术意义和应用价值。波导环形谐振腔器件具有紧凑的结构和优良的滤波性能，被认为是构成未来大规模集成光路的一个基本结构单元。本文对无源、有源波导环形谐振腔的滤波特性进行了理论分析，开展了基于离子交换技术的玻璃光波导的实验研究。 论文从传输矩阵出发，分析了全通型和分插复用型波导环形谐振腔的滤波特性，讨论了耦合器的耦合系数和环形腔的传输损耗对滤波性能的影响；提出了一种只需测得两个输出端口光谱的对比度就可以确定分插复用型波导环形腔耦合器的耦合系数和环形腔损耗因子的简易方法。采用复传播常数方法对弯曲波导辐射损耗进行分析，表明对于无源波导环形谐振腔要在较小的弯曲半径下获得低的弯曲辐射损耗必须增加波导芯层与包层的折射率差。 根据掺铒波导放大理论和耦合器传输矩阵，建立了描述掺铒有源波导环形谐振腔特性的理论模型，在此基础上对掺铒有源波导谐振腔的临界耦合、光波激射和谐振增敏等特性进行了分析，讨论了环形腔长度、掺铒离子浓度、耦合器耦合系数等因素对有源波导环形腔滤波性能的影响，表明有源波导环形腔比无源波导环形腔具有更大的优越性。 采用AgNO3和KNO3混合熔盐为离子源研究了不同工艺条件下制备K9玻璃光波导的特性。采用棱镜耦合技术和反WKB方法对制备的玻璃波导进行了测试和分析。制备了全通型和分插复用型两种结构的跑道形波导谐振腔滤波器原型器件，实现了滤波效应。测得全通型波导谐振腔滤波器的热光调相速率为0.125C；在不同偏振态的光波入射下，对分插复用型波导谐振腔的滤波特性进行了测试，分析得到1550nm波长处TE模式和TM模式的等效折射率为nTE=1.5721, nTM=1.5548，耦合系数为κTE=0.27, κTM=0.23，损耗因子为γTE=0.38，γTM=0.31。 掺铒磷酸盐玻璃是制备掺铒有源波导器件的首选材料，然而在离子交换过程中玻璃表面的侵蚀问题一直限制着光波导器件的性能。对离子交换过程中掺铒磷酸盐玻璃波导表面的侵蚀机理进行了分析，并采用高温预退火和溅射K9玻璃薄膜的方法来解决侵蚀问题。采用光学显微镜和原子力显微镜两种手段对波导表面的形貌进行了测试和分析。实验研究表明高温预退火可以除玻璃中残留的OH；溅射K9玻璃薄膜的方法不仅对磷酸盐玻璃起到保护作用，而且不影响离子交换过程。这些保护方法为下一步掺铒有源玻璃光波导器件的制备提供了良好的实验基础。 |
| 语种 | 中文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.siom.ac.cn/handle/181231/15340]  |
| 专题 | 上海光学精密机械研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 韩秀友. 无源、有源环形谐振腔及离子交换光波导的研究[D]. 中国科学院上海光学精密机械研究所. 2006. |
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