基于特殊近化学计量比钛扩散铌酸锂光波导结构的电光长周期波导光栅的实验研究

长期以来一直从事LiNbO3(LN)基导波光学器件和相关材料研究工作。在已完成相关理论和准备实验工作基础上拟研制基于特殊近化学计量比(NS)钛扩散LN光波导结构的电光长周期波导光栅(LPWG)器件。该器件具有热稳定性高优点，渴望应用于高速动态光学滤波和强度调制。首先以同成份LN晶体作为起始材料,采用钛扩散技术和富锂气相输运平衡相结合的方法制备出一特殊NS钛扩散LN光波导结构：一单模（1.5微米波段）条形波导内嵌于一多模平面波导。然后在平面和条形波导表面依次镀制SiO2缓冲层和长周期光栅结构平面金属电极以利用晶体电光效应（即利用所施加电极电压）实现LPG功能及其性能调控。详细研究制备工艺。从理论和实验上研究共振波长、衰减峰幅度和带宽与所施加电极电压、波导和光栅制备及结构参数、平面波导模式的依赖关系。设计并制作出优化的电光LPWG器件并论证其应用于高速、动态光学滤波和强度调制可行性。

2011年1月按计划开展并于2013年底按期完成了国家自然科学基金面上项目:" 基于特殊近化学计量比钛扩散铌酸锂光波导结构的电光长周期波导光栅的实验研究"（61077039）。完成了任务书所计划的研究内容包括电光长周期波导光栅器件的设计，工艺制作和性能表征，取得了一系列具有重要参考意义的原创性研究成果。所取得的研究成果发表SCI论文40余篇, 其中二区论文30余篇。所取得的主要研究成果主要包括如下几方面。(1). 所建立的基于富锂气相输运平衡（VTE）的技术用于制备一条形光波导内嵌于一平面光波导的特殊近化学计量比钛扩散铌酸锂光波导结构以及相关的原创性理论和实验研究成果：主要涉及近化学计量比铌酸锂条形光波导制作和表征，以及同成份和近化学计量比Ti : LN条形光波导内嵌于一多模平面光波导的特殊波导结构的制作和表征。(2). 所建立的适合波导结构电光系数测量的方法和技术。(3). 所建立的适合于电光长周期波导光栅器件的相关理论，制作工艺及所取得的性能表征结果包括共振波长、衰减峰的幅度和3 dB带宽等滤波性能参数与电极驱动电压、波导和光栅结构及制备工艺参数、平面波导模式的依赖关系。