基于鈮酸鋰波導(dǎo)的光子集成設(shè)計及器件研究

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3、ｓｅｄｏｎｌｉｔｈｉｕｍｎｉｏｂａｔｅｗａｖｅｕｉｄｅｇＳｈｕｓｈｕ，ＷａｎｇＳｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎｐａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎ權(quán)ｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＰｈｙｓｉｃｓＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆｅｓｓｏｒＳｈｉｎｉｎＺｈｕｇＰｒｏｆｅｓｓｏｒＴａｏＬｉＰｈｙｓｉｃｓＩｎｓｔｉｔｕ化ＮＡＮＵＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＮａｎＣｈｉｎａ陽ｇ，Ｍａｙ，２０１６南京大學(xué)研究生畢業(yè)論文中文摘要首頁用紙

4、畢業(yè)論文題目：基于鏡酸鍵波導(dǎo)的光子集成設(shè)計及器件研究物理學(xué)院光學(xué)專業(yè)２０１３級碩去生姓名：王曝曝指導(dǎo)教師（牲名、職稱）：祝世寧教授．李濤教授摘要一目前集成電路受發(fā)熱、量子隧穿等影響，步提高集成度難Ｗ進(jìn)，而集成光子學(xué)有一Ｓａｍｕｅ望克服這。ＡＤＩｌ困難，這使得集成光子學(xué)的應(yīng)用趨于明朗公司首席技術(shù)官Ｆｕｌｌｅ「認(rèn)為，集成光子學(xué)在硬件上可提供大量互聯(lián)，給集成光子的發(fā)展描繪了美好的＂＂藍(lán)圖．．ｌｌｅｒｎｔｅｒａｔｅｄＯｔｃｓ。事實上１９６９年貝爾實驗室ＳＥＭｉ就提出集成光學(xué)（Ｉｇｐｉ）替代集成電路，

5、，處理信息的設(shè)想。然而經(jīng)過４０多年的發(fā)展集成光子器件的發(fā)展并沒有達(dá)到預(yù)期的效果。發(fā)展集成光學(xué)最大的障礙是光學(xué)衍射極限的存在限制了器件尺寸，所Ｗ光子器件集成度難Ｗ提高。近些年來人們已經(jīng)在基于珪、妮酸鈕的集成光學(xué)研巧方一面取得些成果。這些光子器件之所Ｗ能夠?qū)崿F(xiàn)是因為珪、銀酸裡的折射率比較大，很窄線寬的波導(dǎo)就可Ｗ對光進(jìn)行很強的束縛。妮酸＂＂鈕作為科學(xué)界的光學(xué)珪綜合性能很優(yōu)異，表現(xiàn)為非線性系數(shù)大，通光范圍廣（０．４２ｕｎＴ５．２ｕｍ），有很強的壓電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)等，能提供多個調(diào)控維度，因此受到研究人員越來越多的青睞。尤其是非

6、線性效應(yīng)可Ｗ用于產(chǎn)生新的頻率的光或者是對其他頻率的光能量進(jìn)行放大，在光子器件中應(yīng)用前景很樂觀。相比之下，珪的通光范圍ｌ．ｌｕｎＴｌ．ｅｕｍ）沒有非線性等效應(yīng)較小（，可Ｗ調(diào)控的維度少，在光子器件中很多功能，無法實現(xiàn)。所我們有理由認(rèn)為未來妮酸裡光子器件有更好的發(fā)展前景。除了高束縛的介質(zhì)波導(dǎo)外，近十幾年來快速發(fā)展的表面等離激元光子學(xué)ＷｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＰｏｌａｒｉｔｏｎＳＰＰ）也給光。表面等離激元是金屬與介質(zhì)，子集成提供了新途徑界面上自由電子集體振蕩產(chǎn)生的電磁模式，送種模式被束縛在界面附近，模面積在亞波長尺寸，

7、能突破衍射極限，是提高光子集成度的良好選擇。目前學(xué)術(shù)界已經(jīng)在基于ＳＰＰ的光子開關(guān)一、光子邏輯口、光子調(diào)制器等方面取得些進(jìn)展。但是ＳＰＰ應(yīng)用到光子器件中有一個障礙一，它的傳播損耗較大，般傳播長度只有百微米量級，這意味著器件回路的尺寸被限制在這個范圍之內(nèi)，真正應(yīng)用到光子器件甚至是光子想片中，必須解決ＳＰＰＩ損耗問題。幸運的是妮酸裡具有很強的二階非線性效應(yīng)，我們可ｗ利用光參量放大過程ａｒａｍｅｔｒｉｃａｍｌｉ（ｏｐｔｉｃａｌｐｐｆｉｃａｔｉｏｎ，ＯＰＡ）來補償ＳＰＰ損耗，甚至是放大ＳＰＰ能量。本文從妮酸裡的非線

8、性效應(yīng)出發(fā)，著重研究銀酸裡光子器件中的非線性過程，在雜化波導(dǎo)體系中通過光參量放大補償ＳＰＰ傳播損耗。并且研究了魄酸裡波導(dǎo)的加工制備方