一、Light-Induced Photorefractive Waveguides in Iron-Doped Lithium Niobate Crystals（论文文献综述）
张朝阳[1]（2020）在《钬掺杂钛扩散铌酸锂波导及相关材料的研究》文中研究表明铌酸锂晶体具有优秀的光学和电学性能,是非常优秀的光波导器件材料。本文的主要工作是研究钬离子在铌酸锂晶体中的扩散特性以及光谱特性。制备和表征了钬掺杂钛扩散铌酸锂平面波导和条形波导,钛扩散钽酸锂平面波导和钬锆掺杂钛扩散铌酸锂条形光波导。本文具体的研究工作有以下几个方面:1.研究了钬离子在铌酸锂晶体中的扩散特性。通过对钬掺杂铌酸锂晶体的实验研究,结果表明,钬掺杂不会引起晶体组份和折射率的变化;根据钬掺杂铌酸锂晶体的二次离子质谱的结果,在深度方向上,钬离子浓度服从高斯分布;在不同的扩散条件下,得到钬离子在铌酸锂晶体中的扩散系数和溶解系数,结果表明其随着温度的升高而增大;由Arrhenius定理得到,钬离子在铌酸锂晶体中的扩散常数,激活能分别为,3.78×107μm2/h,1.87eV,溶解度常数,溶解热分别为,3.03×1026atoms/cm3,1.75eV。2.研究了钬离子在铌酸锂晶体中的光谱特性。结果表明,使用250nm波长对钬掺杂铌酸锂晶体进行泵浦时,得到了548nm和759nm的下转换荧光;使用336nm和350nm波长对钬掺杂铌酸锂晶体进行泵浦时,分别得到了617nm和618nm的下转换荧光;使用540nm和890nm波长对钬掺杂铌酸锂晶体进行泵浦时,得到了1.67μm的中红外荧光。总体来看实验所制备的掺钬铌酸锂晶体具备了紫外光到可见光的转化能力,也具备了中红外发光的能力。3.制备和表征了钬掺杂钛扩散铌酸锂平面波导,钛扩散钽酸锂平面波导。结果表明,根据晶体的双折射特性,计算得到钬掺杂钛扩散铌酸锂平面波导的氧化锂组份为48.0mol%,钛扩散钽酸锂平面波导的氧化锂组份为47.46mol%;利用棱镜耦合技术和IWKB方法得到了钬掺杂钛扩散铌酸锂平面波导和钛扩散钽酸锂平面波导在深度方向上的折射率服从高斯分布;二次离子质谱的结果表明,钛扩散钽酸锂平面波导中钛离子浓度在深度方向服从高斯分布,折射率变化值和钛离子浓度的关系具有偏振不敏感性且满足指数关系;不同的基底材料中,折射率变化值和钛离子浓度之间的关系也不同。4.设计和模拟了单模钛扩散铌酸锂条形波导,并制备和表征了Z切钬掺杂钛扩散铌酸锂条形波导。结果表明,单模钛扩散条形波导在宽度为8μm和10μm时可以很好的支持单模传输;样品波导区和非波导区的氧化锂组份分别为48.28mol%和48.23mol%,保持一致;样品的二次离子质谱结果表明,在深度方向,波导区域的钬离子和钛离子浓度服从高斯分布,在宽度方向,钛离子浓度服从两个误差函数和的分布;波导在1547nm光源下可以支持单模传输,支持TE和TM两种模式,TE模式和TM模式下的传输损耗分别为0.42dB/cm和0.75dB/cm。5.制备了Z切钬锆掺杂钛扩散铌酸锂条形波导并对波导性能进行表征。结果表明,波导区和非波导区的氧化锂组份分别为48.21mol%和48.24mol%,保持一致,锆掺杂并不影响波导区的氧化锂组份;二次离子质谱实验结果显示,在深度方向,钬离子,锆离子和钛离子浓度服从高斯分布,在宽度方向,波导区的钛离子浓度服从两个误差函数和的分布,锆离子的扩散深度完全覆盖钛离子的扩散深度,波导具备了抗光折变能力;波导支持1547nm光源下的单模传输,支持TE和TM两种传输模式,波导的TE和TM模式下的传输损耗分别为0.62dB/cm和0.92dB/cm。本论文的创新点包括:（1）使用高温热扩散法制备钬掺杂铌酸锂晶体,并对钬离子在铌酸锂晶体中的扩散特性进行详细研究,确定了钬掺杂铌酸锂晶体中钬离子的浓度分布服从高斯分布,计算得到钬离子在铌酸锂晶体中扩散时的扩散常数、激活能、溶解度常数、溶解热。（2）对高温热扩散法制备的钬掺杂铌酸锂晶体的光谱特性进行了研究,实现了可见光发光和中红外发光。（3）首次制备和表征了钬掺杂钛扩散铌酸锂平面波导,条形波导和钛扩散钽酸锂平面波导。（4）首次制备和表征了钬锆掺杂钛扩散铌酸锂条形光波导,为新型有源铌酸锂光波导器件的研究开辟了新的领域。
孙祺[2]（2020）在《钛扩散铌酸锂光波导光学性质的实验研究》文中研究说明铌酸锂晶体具有优异的电光性质,可用于制作各种电光器件,包括各种基于钛扩散铌酸锂光波导的电光器件。开展钛扩散铌酸锂光波导电光性质的研究对改善基于钛扩散铌酸锂光波导电光器件性能具有重要的意义。本文主要研究了近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导的导波性质,双面钛扩散铌酸锂晶体以及同成份和近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导的电光性质。主要研究目的是考察钛扩散掺杂对铌酸锂晶体电光性质的影响。论文的主要工作包括以下四个方面。（1）开展了近化学计量比铌酸锂晶体的制备。采用富锂气相输运平衡法（Li-rich VTE）制备了近化学计量比铌酸锂晶体,研究了VTE时间和温度对晶体表面Li2O含量的影响以及晶体切向效应。结果表明:VTE所诱导的Li2O含量增加量与VTE温度遵从Arrhenius关系,与VTE时间呈近似平方根关系,并给出了经验表达式。（2）研究了近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导的导波性质。采用三种方法（先VTE后钛扩散,先钛扩散后VTE以及钛扩散与VTE同时进行）制作了近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导,并对其组份、导波性质及钛浓度分布进行了实验表征。实验结果显示:钛扩散所诱导的折射率增量与钛浓度呈指数关系。不同制作方法呈现不同的指数关系,这与Ti所处不同的离子环境有关。（3）研究了双面钛扩散铌酸锂晶体的电光性质。采用高温扩散方法制备了若干不同钛掺杂浓度的双面钛扩散铌酸锂晶体,搭建了只适用于体材料电光系数测量的马赫曾德（Mach-Zehnder）干涉测量系统,并对这些晶体的电光系数进行了测量。还对不同掺杂浓度（0-16 mol%）的体掺钛铌酸锂晶体的电光系数进行了比对测量。实验结果显示:随着钛掺杂浓度的增加,不论扩散掺杂还是体掺杂都会导致铌酸锂晶体的电光系数略微下降。相较而言,扩散掺杂时下降幅度稍微小一些。我们认为,这与钛扩散掺杂和体掺杂所导致的离子环境不同有关。当钛掺杂浓度为通常钛扩散铌酸锂条形光波导的表面钛浓度～6.4 mol%时,双面钛扩散铌酸锂晶体电光系数γ33仅下降了2%,该下降幅度在本实验误差范围（4%）之内,表明该掺杂浓度双面钛扩散铌酸锂晶体的电光性质很好地保持。（4）研究了同成份和近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导的电光性质。率先提出并搭建了基于棱镜耦合技术的实验系统,即适合于薄膜、平面光波导又适合于体材料电光系数测量。利用该系统对名义纯同成份铌酸锂晶体,同成份和近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导（表面钛浓度为通常的6.4 mol%）的电光性质进行了表征。实验结果显示:无论是同成份还是近化学计量比光波导,钛扩散掺杂对铌酸锂晶体电光性质的影响可忽略不计,这与上述双面钛扩散铌酸锂晶体测量结果相吻合。综上所述,钛扩散掺杂几乎不会对铌酸锂晶体电光性质产生影响。钛扩散波导器件的电光性能得到了保持,这对相关波导器件的应用与开发具有重大的意义。
韩县博[3]（2020）在《铪铁铜铌酸锂晶体的制备和全息存储性能的研究》文中研究表明本文中不同[Li]/[Nb]比和Hf4+离子掺杂浓度的Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体均通过传统的Czochralski法制备生成,分析得出一系列晶体样品的最适生长环境,通过多次试验,成功找出减少晶体生长宏观缺陷的方法,并利用多种物理、化学手段对已生成晶体进行二次加工。利用电感耦合等离子体质谱法（ICP-AES）对Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体中Hf4+、Fe3+和Cu2+离子成分浓度进行分析。实验结果表明,Hf4+离子掺杂浓度和[Li]/[Nb]比的改变直接影响到晶体中各离子有效分凝系数。当Hf4+浓度的增加时,Hf4+有效分凝系数减少,但是Fe3+和Cu2+有效分凝系数的变化趋势却与之相反。然而对[Li]/[Nb]比进行改变时,Hf4+的有效分凝系数随着[Li]/[Nb]比的增加而下降,同时Fe3+和Cu2+有效分凝系数随着[Li]/[Nb]比的增加为上升趋势。通过红外吸收光谱测试Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体的缺陷结构和离子占位。实验结果表明Hf4+离子通过优先取代NbLi4+的方式进入LiNbO3晶体,当Hf4+掺杂浓度达到阈值浓度时,Hf4+离子优先通过占据晶体中的Nb位的方式进入铌酸锂晶体,并在Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体中形成新的本征缺陷Hf-Nb。对同成分的Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体的[Li]/[Nb]比进行改变时,将会有效的减少晶体样品中本征缺陷的浓度,同时推断出,样品HfFeCu1.20为近化学计量比晶体。利用双折射梯度法测试不同Hf4+离子掺杂浓度和[Li]/[Nb]比Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体的光学均匀性。结果发现随着Hf4+离子掺杂浓度和[Li]/[Nb]比增加,Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体的光学均匀性得到明显的改善。实验结果表明,Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体在全息存储领域具有较大的开发潜力。本次实验中各种生长条件下的Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体的全息存储能力均通过双波长耦合实验进行测试。结果表明,Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体的全息存储能力可以通过增加[Li]/[Nb]比和Hf4+离子掺杂浓度方式得到改善。同时了解到,虽然Hf4+浓度与[Li]/[Nb]比的改变并没有直接参与到光激发载流子的运输,但是可以通过改变Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体内各离子的占位和缺陷结构改善其光折变性能。本次实验中Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体的抗光损伤能力利用光致散射曝光能量流阈值法进行,当Hf4+离子掺杂浓度达到8mol%时,Hf:Fe:Cu:LiNbO3晶体的曝光能量达到730.95J/cm2,与晶体样品HfFeCu2相比提高121.4倍。[Li]/[Nb]比的改变同样具有相同的增强作用,而且与样片HfFeCu8相比仍增加161.56J/cm2。
姜诚[4]（2019）在《光诱导法制备光子晶体和光波导及其表征》文中研究表明光子晶体是一种新型光学材料,其特点在于材料折射率呈周期性分布,可以像半导体材料操控电子运动一样操控光子运动,给未来的全光信息系统提供了非常光明的前景。因此对光子晶体微结构制备技术的研究具有非常重要的现实意义。传统的光子晶体制备技术如精密机械加工法、逐层叠加法、微型球结构自组装法、激光直写法等都存在着各自的局限性:实验设备昂贵、实验条件苛刻、对实验材料要求高、制备的光子晶体结构单一、制备效率低下、不能大规模生产等等。因而研究一种成本更加低廉、工艺更加简单、生产效率更高的制备光子晶体的方法,对研究光子晶体微结构具有重要意义。因此,用光诱导法制备光子晶体微结构作为一种新兴方法近年来在学术界越来越得到重视。光诱导法主要利用光折变材料的光致折射率变化特性,将人工设计的光子晶体图案照射到光折变材料上,经过一系列的物理过程,光折变材料中会形成与所设计的光子晶体图案相对应的光子晶体微结构。且像掺铁铌酸锂晶体这类材料,还具有可擦写的优良品质,材料可以反复使用,节省成本。因此使用光诱导法制备光子晶体微结构相对于传统制备技术而言具有成本低廉,实验装置简易,灵活多样等优点。然而目前采用光诱导法制备三维光子晶体/准晶的方法主要是通过空间光调制器产生多光束干涉,实验设备昂贵且制备的三维光子晶体面积受限于有限的空间光调制器反射面的面积,难以大规模应用。光波导是一种导光器件,其作用是将光限制在其内部传输。随着光信息技术的发展,传统的光波导制备技术已经不能满足新时代光通信技术的发展需要。于是科学界于上世纪提出激光直写光波导技术,但是目前的激光直写技术大多使用的是飞秒激光,有着设备价格昂贵、实验光路不易调试、实验步骤复杂等缺点。利用光折变材料的光折变效应,采用光诱导法同样可以制备光波导。且用光诱导法制备光波导,实验设备价格低廉,实验材料要求不苛刻,实验光路调试也更加简单。针对目前三维光子微结构与光波导制备技术存在的种种问题,本论文以光诱导技术为基础,对在掺铁铌酸锂晶体中制备三维光子晶体、三维光子准晶和光波导进行了深入的研究。创新之处主要有以下几点:（1）借助中心带孔的多光楔棱镜实现了简单高效地制备三维光子晶体和三维光子准晶,通过该方法可以简单地扩展三维光子微结构的横截面面积,且可制备的三维光子微结构种类多样。（2）提出将一个尺度太大或者难以拍摄,以致实验上无法直接观察的图像用多平面重建技术进行处理压缩到有限的观察空间的实验和算法。（3）通过理论计算定量分析由中心带孔的三光楔棱镜制备的三维光子晶体,发现其结构并不是简单地在二维结构上添加上第三个维度,其与光轴垂直的横截面由三套前后交错的晶格相互嵌套而成。（4）通过实验与理论相结合提出了一种借助改变光楔楔角角度来改变多光束的偏折角度,实现调控三维光子晶体/准晶周期的方法。（5）以光诱导法借助纯相位空间光调制器产生的贝塞尔光束制备环形光波导,证明了用光诱导法制备光波导的可行性。
陈浩[5]（2018）在《铈铁掺杂铌酸锂晶体全息存储特性研究》文中研究说明随着信息社会对大数据存储要求的提高,光学体全息存储技术逐渐因其存储容量大、写入速度快等特点成为未来存储技术发展的一大重要方向。铌酸锂系列晶体是体全息存储技术研究较为广泛的存储材料之一,具有生长工艺简单、易调节、衍射效率高等优点,体全息存储性能表现优异。掺杂铌酸锂晶体是在纯铌酸锂晶体中掺杂适量的光折变离子或抗光折变离子,掺杂后的铌酸锂晶体在某些方面性能将得到大幅提升。本文采用一块Ce、Fe掺杂比例为0.55%∶0.55%的Ce:Fe:Li NbO3晶体为研究对象,在光折变理论及体全息理论的研究基础上,对其作为体全息存储材料的存储特性进行研究。1)通过Ce:Fe:Li NbO3晶体的光感应光散射实验研究,发现采用532nm波长绿光以e光垂直照射该晶体,在晶体后部观察到对称分布的散射光扇,并且随着照射时间的增大光扇面积将增大,散射率也随之增大。当照射时间t=1040s时,散射率达到49%。研究表明Ce:Fe:Li NbO3晶体与纯LiNbO3晶体相比,因其掺杂两种光折变因子,光感应光散射现象更严重,对全息存储有不利影响。2)通过对晶体响应时间和衍射效率的实验研究,得到该掺杂晶体的响应时间范围在22s29s间。在相同实验条件下,纯Li NbO3晶体的响应时间约为1060s。与其他课题组研究结果对比,可认为Ce:Fe:LiNbO3晶体响应时间更短,这将有利于信息的快速存储和读取。同时,晶体衍射效率会随两入射光夹角变化而有所改变,Ce:Fe:LiNbO3晶体入射角在20°左右时有最大衍射效率,ηmax=7.06%。与纯铌酸锂晶体最大衍射效率11.6%相比,Ce:Fe:Li NbO3晶体衍射效率稍弱。3)通过波长响应实验研究,分别采用473nm、532nm、671nm三种波长光源进行全息存储实验,其结果表明无论是掺杂铌酸锂晶体还是纯铌酸锂晶体,都对波长为532nm的绿光更为敏感,因此,这两种晶体进行体全息存储时更适宜选用532nm波长的激光器做为光源。4)基于Ce:Fe:Li NbO3晶体的图像信息存储实验研究,当改变入射光斑交汇点与晶体前端面间的距离时,随着光斑交汇点由晶体正前方依次向晶体内部移动,再现像像质变化由差变好再变差。且光斑交汇点位置在晶体前端面后1.0mm（晶体内部1.0mm）处,再现像像质最好;保持光斑交汇点位置在晶体前端面后1.0mm不变,改变入射光斑大小,使参考光光斑直径小于、等于、大于信号光光斑直径,发现两入射光光斑直径相等时再现像像质最好,衍射效率最高;改变入射光调制度,发现当信号光光强与参考光光强相近,调制度趋近1时,晶体衍射效率最高。上述研究表明入射光参数的改变将对全息存储再现像产生很大影响。5)利用1)4)得到的Ce:Fe:Li NbO3晶体全息存储最优条件,通过对该晶体的快速存储及读取实验研究,结果表明写入时间为0.2s即能读出较清晰的再现像,写入时间为6s8s再现像像质最好,写入时间超过10s后,再现图像失真逐渐严重。因此,该掺杂晶体在百毫秒级时间存储后即能读取出保真度较高的再现像,快速存储读取性能较优。
李少北[6]（2018）在《铌酸锂表面折射率的调控及表征》文中研究指明铌酸锂表面折射率的调控与表征技术是制作光波导、光频转换、电光调制等光电器件的重要支撑技术。激光直写和质子交换技术已广泛应用于上述集成光学制备领域,但传统激光直写技术通常无法实时读取折射率原位信息,而传统质子交换技术对折射率的空间选择性控制一般需要镀膜、光刻等繁琐工艺。因此,基于激光直写和质子交换的折射率调控和表征技术显然需要被进一步的发展和完善。本论文提出了实时激光直写和光控质子交换技术,并利用这两种改良技术进行了一系列的调控和表征研究。首先,我们针对透射和反射两种配置搭建了用于折射率调控和表征的实时激光直写实验系统,并对相应的光学偏振系统进行了理论计算。我们在透射配置下对光折变的铌酸锂标样进行二维扫描表征,并根据相位延迟量测得了折射率之差空间分布,验证了系统的可靠性。我们在反射配置下利用聚焦光场在铌酸锂表面产生折射率变化,同时借助光学系统实时反馈的折射率原位信息来调整曝光时间和移动速度,实现了铌酸锂表面折射率的精准调控以及点、线表面折射率微结构的制备。我们对调控后的铌酸锂表面进行二维扫描表征,验证了折射率微米级调控的效果。其次,我们搭建了一套光控质子交换实验平台,通过光辅助质子交换技术实现了c切和y切铌酸锂样品表面折射率的空间选择性调控。并采用显微红外光谱Mapping、共聚焦拉曼对样品表面质子分布进行了测量,同时还通过光学和电子显微镜对光学表面形貌进行了表征。实验结果表明:质子分布强烈依赖于光强分布,此外y切铌酸锂比c切铌酸锂更加脆弱,出现了很多c轴取向的微裂纹,而微裂纹的范围和大小可以由实验参数来调节,之后我们又采用两种配置对质子交换后的样品进行二维扫描表征,验证了光控质子交换对铌酸锂表面折射率的空间选择性改变。
樊博麟[7]（2018）在《基于铌酸锂晶体光折变效应的微流控芯片研究》文中研究指明基于铌酸锂晶体光折变效应的微流控芯片以其简单的结构,可靠的效果引起了各领域研究人员的广泛关注。该芯片通过光折变空间电荷场产生的介电泳力实现对介电液滴的非接触光操控,但它对水合液滴却无能为力。基于以上现状,我们为了实现对水合液滴的操控首先进行了铌酸锂基微流控芯片对水合液滴操控的失效分析,发现介电常数较大的水合液滴在光折变空间电荷场的作用下会产生大量极化电荷,这些极化电荷与液滴中的自由离子会对光折变空间电荷场产生屏蔽,进而导致芯片对水合液滴的操控失效。同时我们根据不同锂含量掺铁铌酸锂晶体光致光散射的测量结果,选择了同成分掺铁铌酸锂晶体作为本工作所用芯片的衬底材料。之后根据介电润湿原理,我们完成了铌酸锂基微流控芯片制备工艺的设计与实验平台的搭建。其次,我们制备出了覆有特氟龙薄膜的c切铌酸锂基微流控芯片,并通过激光扫描运动实现了对水合液滴的直接光操控。我们对操控过程中光折变空间电荷场的分布和水合液滴的受力进行了数值模拟,发现特氟龙薄膜作为介电层其较强的储能能力与疏水性是水合液滴得以驱动的关键:在非均匀光折变空间电荷场的激励下介电层两侧会产生一定电势差,并引起液滴接触角的非对称性变化,这种变化为水合液滴的运动提供了驱动力。之后我们通过实验与模拟排除了聚焦激光热场对水合液滴驱动的影响,并利用其电热复合场完成了对介电液滴的持续生成与同步转移操作。此外,我们还研究了y切铌酸锂基微流控芯片中水合液滴的操控效果,发现沿+c方向水合液滴难以被稳定驱动。我们通过模拟发现该现象源于c轴两侧不同的电荷扩散效应,而散射光沿c轴方向分布的不对称是导致上述现象的另一重要因素。综合对铌酸锂晶体光致光散射及光折变电场的研究,我们可以确定扩散电场的作用是y切铌酸锂基微流控芯片上c轴两侧微液滴操控效果不同的根本原因。此外我们通过综合利用背景光场与触发光场,在y切铌酸锂基微流控芯片上实现了水合液滴的非局域定向输运。
孙文宝[8]（2017）在《铒铥共掺杂的钛扩散铌酸锂光波导及相关材料的研究》文中指出铒铥掺杂的钛扩散光波导的成功制备不但能够融合波导中铒离子和铥离子的光谱特性而且还使波导由于掺杂了铥离子而具有了抗光折变特性,促进了工作在S+C+L通信波段的放大器和激光器的发展。本文的主要工作是制备铒铥离子掺杂的钛扩散光波导,并对制备后的波导进行表征。本研究的具体工作内容如下:1.研究了铒铥离子共扩散铌酸锂晶体的生长特性得出以下结论:铒铥离子共扩散进入铌酸锂晶片中没有改变晶体中氧化锂的组分,晶体中锂组分改变与扩散温度有关;铒铥共扩样片中铒和铥离子具有相似的扩散系数,该扩散系数与铒或铥单扩时相同,而且没有表现出明显的各向异性;铒铥离子在铌酸锂晶体中各自的溶解度随着初始铒铥金属膜的变化而变化,但是铒铥离子在铌酸锂晶体中总溶解度与单扩铒或铥的溶解度相同。2.研究了铒铥离子共扩散/掺杂铌酸锂晶片中的晶相、离子分布以及光谱特性:X射线单晶衍射结果显示铒铥离子已进入到了铌酸锂的晶格中且没有改变晶体的结构;铒铥离子在晶体中的分布服从高斯函数形式,总扩散深度是21.5μm,铒铥离子在晶片表面的浓度分别为0.42±0.02、0.44±0.02 mol%;铒铥离子在共扩晶体中的光谱特性没有发生改变各自保持独立状态,共扩散/掺杂使铒铥离子在1.5μm附近的发射光谱得到了融合,光谱宽度多达150 nm,为980 nm和795 nm激光泵浦下的S+C+L宽带激光器和放大器的成功研制提供了理论依据。3.研究了组分对铒掺杂以及铒镁共掺杂铌酸锂晶体发射和吸收截面的影响结果显示:铒掺杂样品中随铒离子浓度的增加,发射/吸收截面有减小的趋势;增加晶体中的氧化锂组分铒离子的发射/吸收截面又有变大的趋势,当锂组分接近于近化学计量比时发射/吸收截面不再发生变化;铒镁离子共掺杂晶体中的发射和吸收截面随镁离子的浓度增加而增加;掺杂、组分对发射和吸收截面的影响与晶体中铒离子的分布占位有关。4.制备了Z切Y传和X切Z传的铒铥共掺杂钛扩散波导并对波导性能进行表征:铒、铥离子的表面浓度分别为0.81/0.83×1020 atom/cm3（Z切）和0.82/0.84×1020 atom/cm3（X切）;1.547μm光下的近场模式表明,两波导都能够支持TE或TM的单模传输;较低的铥离子掺杂浓度（0.43 mol%）使得980 nm光泵浦下的Z切铒、铥波导与单铒掺杂的波导相比具有部分的抗光折变性能;受铥离子掺杂浓度低以及3H4能级粒子数少的影响,795 nm光泵浦下1450 nm小信号光增强因子很小,最大只有0.21d B/cm（Z切）,0.51 d B/cm（X切）;最后对980 nm、1480 nm光泵浦下的1547 nm及795 nm光泵浦下的1450 nm信号光进行了数值模拟,获得了泵浦光和信号光的演化规律,为以后铒铥共掺杂的钛扩散波导放大器以及激光器的制备提供了理论上的指导。5.在X切铌酸锂晶片上制备了Y传输铒锆共掺杂钛扩散波导并研究了波导的抗光折变特性:二次离子质谱表明钛离子在宽度方向上服从误差和函数分布,深度方向上服从高斯函数分布,铒离子和锆离子在深度方向上呈现出高斯函数分布并且完全覆盖了钛离子的分布;980 nm光泵浦下,1547 nm小信号光随泵浦功率的增加展现出了稳定的信号增益并且没有观察到光折变效应;泵浦功率为120mw时获得了1.1 d B/cm的净增益。该研究为铒铥共掺杂钛扩散波导抗光折变性能的提高提供了借鉴。本论文的创新点主要包括以下几点:（1）率先在缺锂铌酸锂晶片上制备出铒铥共扩散的掺杂晶片并对掺杂晶片的光谱特性进行了系统的研究。（2）首次采用缺锂VTE、铒铥共掺杂、钛内扩散相结合的方法制备铒铥掺杂钛扩散波导并研究了铥离子的抗光折变性能。（3）首次使用795 nm激光泵浦波导中的铒铥掺杂离子,并对1450 nm小信号光的信号增强因子进行了测量。（4）首次制备出铒锆共掺杂的钛扩散波导,并对波导的抗光折变性能进行了研究,为集成光学的发展提供了一个良好的平台。
梁国弘[9]（2015）在《质子交换铌酸锂红外光谱研究》文中研究说明铌酸锂晶体（LiNbO3,LN）在电光开关、光波导、激光器和信息存储等领域应用非常广泛,逐渐发展成为支撑集成光学器件的优秀候选材料。目前,基于铌酸锂晶体的光子学结构制备吸引了越来越多的目光,大多数的光子结构是通过复杂且费时费力的光刻和金属掩膜技术实现的。然而,最近一些研究表明光辅助技术能够制备出一些简单的光子结构,比如光控铌酸锂表面电畴反转和光化学银沉积等。本论文以此为基础,提出利用光波对铌酸锂晶体的质子交换和化学腐蚀进行具有区域选择性的控制,实现了表面光子学微结构的制备。首先,温度和时间是影响质子交换的两个重要因素,本论文系统地做了不同温度和交换时间的质子交换实验,然后对交换后的样品进行红外吸收和红外变角度反射光谱测试分析。随着交换温度的升高和交换时间的延长,晶体内OH-吸收峰的峰强逐渐变强,而且OH-吸收带会有明显的蓝移现象。通过分析质子交换后样品在不同入射角的反射光谱,我们可以得出质子交换近表层的晶体结构。其次,Y切向、Z切向的掺铁铌酸锂晶体在455 nm的激光辐照下,均成功地在晶体表面实现了选择性质子交换。本论文采用独立式傅里叶变换红外显微光谱仪来分析样品表面的二维和三维质子浓度的空间分布,结果显示激光辐照区域OH-吸收峰强,质子浓度高。此外,我们通过显微镜对比观察晶体+Z面和-Z面的腐蚀形貌,发现晶体的+Z面比-Z面更容易被腐蚀,这一现象与传统的铌酸锂腐蚀行为（+Z面抑制腐蚀）完全相反,当激光辐照铌酸锂样品时,质子更容易与+Z表面的锂离子进行交换。通过实验,我们提出了光控质子交换和光致化学腐蚀的机理:在热效应和光生伏打场的共同作用下,晶体内部电子空穴对分离,沿晶体的Z轴方向产生内场,在此内场的作用下,电子向晶体的+Z面运动,而正电荷被束缚在-Z面。然后+Z表面大量的电子捕获酸液里质子进行电荷补偿,结果加速了质子交换和后续的化学腐蚀过程,而-Z表面的正电荷排斥酸液里的质子,导致-Z面腐蚀抑制。
田帅[10]（2015）在《基于铌酸锂晶体平面光波导的写入及其实验研究》文中研究表明自1966年人们在铌酸锂晶体内发现光折变效应以来,基于光折变效应的应用研究就取得了迅猛的发展。基于光折变晶体平面光波导写入技术更是光折变晶体研究与应用所取得众多令人瞩目的成果之一。利用传统的平面光波导制备工艺可以获得结构精细的表面光波导,但是传统光波导制备工艺面临着巨大的瓶颈:它需要经过诸多繁杂的制作工艺流程,因此制作周期冗长,制备成本很高。然而用光辐照法基于光折变晶体平面光波导写入技术却能轻松地克服这些缺点,该技术有着工艺流程简便、制备成本低廉、制成收益颇高等优点。本文研究了如何在光折变晶体铌酸锂中写入平面光波导,论文的主要内容如下:1)铌酸锂晶体的光折变效应是本文的理论基础,首先本文对光折变效应的定义与特点做出说明,并介绍光致折射率改变产生的物理流程。此外重点阐明光折变过程的动力学方程（即带运输模型）,最后说明了铌酸锂晶体内光致电荷场的变化过程。2)调制强度呈周期性变化的结构光场是本文重点之一,本文用532nm绿光激光调制菲涅尔双光束干涉场,并用探讨调制干涉场时光源S的位置,讨论双棱镜两种放置方式对调制结构光场的影响,最后测量激光光源的波长以验证所调制光场的正确性。3)若环境光过强会干扰干涉场的写入,因此选取暗室环境对铌酸锂晶体进行平面波导的写入。方法是将铌酸锂晶体样品置于用波长532nm、功率20mW的双光束干涉场中曝光15min30min进行平面光波导的写入。4)对已写入铌酸锂晶体样品的平面光波导的特性进行测量:基于切片干涉法的原理测量晶体样品的折射率分布情况,然后用632 nm的激光直射晶体样品测其波导周期,之后对晶体进行导光测试,最后是测试不同掺杂的铌酸锂晶体的抗光损伤能力。
二、Light-Induced Photorefractive Waveguides in Iron-Doped Lithium Niobate Crystals（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Light-Induced Photorefractive Waveguides in Iron-Doped Lithium Niobate Crystals（论文提纲范文）
（1）钬掺杂钛扩散铌酸锂波导及相关材料的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光波导的分类 |
| 1.2 铌酸锂晶体的性能 |
| 1.3 铌酸锂晶体的掺杂改性 |
| 1.3.1 易光折变掺杂 |
| 1.3.2 抗光折变掺杂 |
| 1.3.3 有源离子掺杂 |
| 1.4 铌酸锂波导的制备工艺 |
| 1.4.1 氧化锂外扩散光波导 |
| 1.4.2 离子交换光波导 |
| 1.4.3 钛内扩散光波导 |
| 1.5 铌酸锂光波导的研究现状 |
| 1.6 本文的意义及主要研究内容 |
| 1.6.1 本论文的意义 |
| 1.6.2 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 铌酸锂晶体中离子的扩散 |
| 2.1 物质的扩散 |
| 2.1.1 菲克第一定律 |
| 2.1.2 菲克第二定律 |
| 2.2 扩散模型 |
| 2.3 金属在铌酸锂晶体中的扩散 |
| 2.3.1 钛在铌酸锂晶体中的扩散 |
| 2.3.2 锆在铌酸锂晶体中的扩散 |
| 第3章 钬掺杂铌酸锂晶体的制备和表征 |
| 3.1 钬在铌酸锂晶体中扩散特性的研究 |
| 3.1.1 未完全扩散的钬掺杂铌酸锂晶片的制备 |
| 3.1.2 钬掺杂铌酸锂晶体中的折射率和氧化锂组份 |
| 3.1.3 钬掺杂铌酸锂晶体中的离子深度分布和扩散系数 |
| 3.1.4 钬掺杂铌酸锂晶体中离子的溶解度 |
| 3.2 钬掺杂铌酸锂晶体的制备和光谱特性的研究 |
| 3.2.1 高温热扩散法制备钬掺杂铌酸锂晶体 |
| 3.2.2 钬掺杂铌酸锂晶体的光谱特性 |
| 3.2.2.1 钬掺杂铌酸锂晶体下转换发光光谱(250nm光源) |
| 3.2.2.2 钬掺杂铌酸锂晶体下转换发光光谱(336nm,350nm光源) |
| 3.2.2.3 钬掺杂铌酸锂晶体的中红外光谱 |
| 3.3 本章总结 |
| 第4章 钬掺杂钛扩散平面波导的制备与表征 |
| 4.1 钛扩散光波导 |
| 4.1.1 钛扩散平面波导扩散理论模型 |
| 4.1.2 钛扩散条形波导扩散理论模型 |
| 4.1.3 钛扩散铌酸锂晶体的折射率模型 |
| 4.2 钬掺杂钛扩散铌酸锂平面波导的制备与表征 |
| 4.2.1 钬掺杂钛扩散铌酸锂平面波导的制备 |
| 4.2.2 钬掺杂钛扩散铌酸锂平面波导的表征 |
| 4.2.2.1 钬掺杂钛扩散铌酸锂平面波导的氧化锂组份 |
| 4.2.2.2 钬掺杂钛扩散铌酸锂平面波导的折射率分布 |
| 4.3 钛扩散钽酸锂平面波导的制备与表征 |
| 4.3.1 钛扩散钽酸锂平面波导的制备 |
| 4.3.2 钛扩散钽酸锂平面波导的表征 |
| 4.3.2.1 钛扩散钽酸锂平面波导的氧化锂组份和折射率分布 |
| 4.3.2.2 钛扩散钽酸锂平面波导的离子浓度分布 |
| 4.3.2.3 钛扩散平面波导的折射率变化和钛离子浓度的关系 |
| 4.4 本章总结 |
| 第5章 钬掺杂钛扩散铌酸锂条形波导的制备与表征 |
| 5.1 单模钛扩散波导的设计和模拟 |
| 5.2 钬掺杂钛扩散铌酸锂条形波导的制备 |
| 5.3 钬掺杂钛扩散铌酸锂条形波导的表征 |
| 5.3.1 表征和分析的实验过程 |
| 5.3.2 钬掺杂钛扩散铌酸锂条形波导的氧化锂组份 |
| 5.3.3 离子分布和扩散特性 |
| 5.3.4 模场分布与光强分布 |
| 5.3.5 波导传输损耗 |
| 5.4 钬锆掺杂钛扩散铌酸锂条形光波导的制备 |
| 5.5 钬锆掺杂钛扩散铌酸锂条形光波导的表征 |
| 5.5.1 钬锆掺杂钛扩散铌酸锂条形光波导的氧化锂组份 |
| 5.5.2 离子分布与扩散特性 |
| 5.5.3 模场分布与光强分布 |
| 5.5.4 波导传输损耗 |
| 5.6 本章总结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（2）钛扩散铌酸锂光波导光学性质的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 铌酸锂LiNbO_3,LN晶体 |
| 1.1.1 LiNbO_3晶体的结构与性质 |
| 1.1.2 同成份LiNbO_3晶体 |
| 1.1.3 近化学计量比LiNbO_3晶体的优点 |
| 1.2 铌酸锂光波导 |
| 1.2.1 质子交换铌酸锂光波导 |
| 1.2.2 钛扩散铌酸锂光波导 |
| 1.3 钛扩散铌酸锂光波导电光器件 |
| 1.4 研究钛扩散铌酸锂光波导电光效应的意义和现状 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第2章 近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导导波性质的实验研究 |
| 2.1 富锂气相输运平衡(Li-rich VTE)制备近化学计量比铌酸锂晶体 |
| 2.1.1 富锂VTE的基本原理 |
| 2.1.2 影响VTE效率的因素 |
| 2.2 先VTE后钛扩散制作近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导及其导波性质表征 |
| 2.2.1 近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导的制作 |
| 2.2.2 所制作的平面光波导的组份及导波性质表征 |
| 2.3 先钛扩散后VTE制作近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导及其导波性质表征 |
| 2.3.1 近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导的制作 |
| 2.3.2 所制作的平面光波导的组份及导波性质表征 |
| 2.4 钛扩散与VTE同时进行制作近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导及其导波性质表征 |
| 2.4.1 近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导的制作 |
| 2.4.2 所制作的平面光波导的组份及导波性质表征 |
| 2.5 采用三种方法所制作的波导的光学性质比较 |
| 本章小结 |
| 第3章 双面钛扩散铌酸锂晶体电光性质的实验研究 |
| 3.1 铌酸锂晶体的电光效应 |
| 3.1.1 折射率椭球 |
| 3.1.2 铌酸锂晶体的电光效应及电光系数 |
| 3.2 M-Z干涉测量系统及测量原理 |
| 3.2.1 测量系统 |
| 3.2.2 测量原理 |
| 3.2.3 测量过程及注意事项 |
| 3.3 体掺钛铌酸锂样品的制备及电光性质表征 |
| 3.3.1 体掺钛铌酸锂样品的制备 |
| 3.3.2 体掺钛铌酸锂样品的电光性质表征 |
| 3.4 双面钛扩散铌酸锂样品的制备及电光性质表征 |
| 3.4.1 双面钛扩散铌酸锂样品的制备 |
| 3.4.2 双面钛扩散铌酸锂样品的电光性质表征 |
| 3.4.3 光折变效应的影响 |
| 3.5 体掺钛铌酸锂样品与双面钛扩散铌酸锂样品的电光性质结果比较 |
| 3.6 实验误差分析 |
| 本章小结 |
| 第4章 同成份和近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导电光性质的实验研究 |
| 4.1 棱镜耦合仪测量电光系数的实验系统及原理 |
| 4.1.1 测量系统 |
| 4.1.2 测量原理 |
| 4.1.3 测量过程及注意事项 |
| 4.2 名义纯同成份铌酸锂晶体的电光性质表征 |
| 4.3 同成份钛扩散铌酸锂平面光波导的制作及电光性质表征 |
| 4.3.1 同成份钛扩散铌酸锂平面光波导的制作 |
| 4.3.2 同成份钛扩散铌酸锂平面光波导的电光性质表征 |
| 4.4 近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导的制作及电光性质表征 |
| 4.4.1 近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导的制作 |
| 4.4.2 近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导的电光性质表征 |
| 4.4.3 光折变效应的影响 |
| 4.5 名义纯同成份铌酸锂晶体、同成份和近化学计量比钛扩散铌酸锂平面光波导的电光性质结果比较 |
| 4.6 实验误差分析 |
| 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（3）铪铁铜铌酸锂晶体的制备和全息存储性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 体全息存储技术 |
| 1.2.1 体全息存储的原理 |
| 1.2.2 体全息国内外现状 |
| 1.2.3 体全息存储材料 |
| 1.3 铌酸锂晶体的晶体结构和缺陷 |
| 1.3.1 铌酸锂晶体的晶体结构 |
| 1.3.2 铌酸锂晶体的晶体结构 |
| 1.3.3 铌酸锂晶体的非本征缺陷 |
| 1.4 铌酸锂晶体的掺杂改性 |
| 1.5 铌酸锂晶体的研究进展 |
| 1.6 课题研究内容 |
| 第2章 Hf:Fe:Cu:LiNbO_3 晶体的制备与加工 |
| 2.1 晶体的生长方式 |
| 2.2 晶体原料和预处理 |
| 2.2.1 晶体掺杂剂的选择和原料配比 |
| 2.2.2 晶体制备仪器 |
| 2.3 晶体的制备过程 |
| 2.3.1 原料的预烧结 |
| 2.4 晶体生长工艺 |
| 2.4.1 温度梯度 |
| 2.4.2 提拉速度 |
| 2.4.3 旋转速度 |
| 2.5 晶体生长 |
| 2.6 晶体的极化和加工 |
| 2.6.1 晶体极化 |
| 2.6.2 晶片加工 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 Hf:Fe:Cu:LiNbO_3 晶体的缺陷与结构 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有效分凝系数 |
| 3.2.1 有效分凝系数测试原理 |
| 3.2.2 有效分凝系数测试结果及分析 |
| 3.3 红外吸收光谱 |
| 3.3.1 红外吸收光谱测试原理 |
| 3.3.2 红外吸收光谱测试结果及分析 |
| 3.4 晶体光学均匀性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Hf:Fe:Cu:LiNbO_3 晶体的全息存储性能 |
| 4.1 晶体的光折变性能测试 |
| 4.2 晶体光折变综合性能参数 |
| 4.2.1 衍射效率 |
| 4.2.2 时间常数 |
| 4.2.3 光折变灵敏度 |
| 4.2.4 动态范围 |
| 4.3 测试结果与分析 |
| 4.3.1 不同Hf~(4+)浓度Hf:Fe:Cu:LiNbO_3 晶体的全息存储综合性能分析 |
| 4.3.2 [Li]/[Nb]比对Hf:Fe:Cu:LiNbO_3 晶体的全息存储性能的影响 |
| 4.4 抗光损伤性能测试 |
| 4.4.1 抗光损伤测试方法 |
| 4.4.2 抗光损伤测试结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
（4）光诱导法制备光子晶体和光波导及其表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 背景与意义 |
| 1.2 本论文的物理基础概要 |
| 1.2.1 光折变效应 |
| 1.2.2 光生伏打效应 |
| 1.2.3 光子晶体与光子准晶的光子禁带 |
| 1.3 光子晶体及光波导的研究现状 |
| 1.3.1 光子晶体研究现状 |
| 1.3.2 光波导研究现状 |
| 1.4 光子晶体及光波导制备技术 |
| 1.4.1 光子晶体制备技术 |
| 1.4.2 光波导制备技术 |
| 1.5 光诱导法制备光子晶体及光波导 |
| 1.5.1 光诱导法制备光子晶体 |
| 1.5.2 光诱导法制备光波导 |
| 1.6 研究内容及创新点 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 创新点 |
| 1.7 论文结构 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 铌酸锂晶体 |
| 2.2 空间光调制器的基本原理 |
| 2.2.1 空间光调制器概述 |
| 2.2.2 空间光调制器物理机制 |
| 2.3 贝塞尔光束基本原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 三维光子微结构的制作与分析 |
| 3.1 光诱导法基本原理 |
| 3.2 楔形棱镜基本原理 |
| 3.3 三维光子晶体/准晶微结构的制作与分析 |
| 3.3.1 实验装置 |
| 3.3.2 干涉图案 |
| 3.3.3 实验参数 |
| 3.4 三维光子晶体/准晶微结构的观测 |
| 3.4.1 光子晶体/准晶正面结构观测 |
| 3.4.2 多平面重建技术 |
| 3.4.3 光子晶体/准晶侧面结构观测 |
| 3.5 布拉格(Bragg)衍射实验 |
| 3.5.1 Bragg定律 |
| 3.5.2 Bragg衍射实验结果 |
| 3.5.3 布里渊区图 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 三维光子微结构的理论分析 |
| 4.1 理论分析基础 |
| 4.2 干涉光场强度分析 |
| 4.3 三维光子晶体/准晶的周期调控 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 光波导的制作与分析 |
| 5.1 纯相位空间光调制器的使用 |
| 5.2 高阶贝塞尔光束的产生 |
| 5.3 光波导的制作与分析 |
| 5.4 光折变光波导的功能性测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 遗留问题与下一步工作 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所取得的科研成果与奖励 |
| 致谢 |
（5）铈铁掺杂铌酸锂晶体全息存储特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 体全息存储研究进展 |
| 1.2.1 国外体全息存储研究现状 |
| 1.2.2 国内体全息存储研究现状 |
| 1.3 掺杂铌酸锂晶体 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 2 光学体全息存储技术基本理论 |
| 2.1 全息术 |
| 2.1.1 体光栅布拉格衍射 |
| 2.1.2 体全息图类型 |
| 2.2 光折变效应 |
| 2.2.1 带输运模型及空间电荷场 |
| 2.2.2 折射率调制与有效电光系数 |
| 2.2.3 光折变效应特点 |
| 2.3 波耦合理论 |
| 2.3.1 二波耦合及其能量转移 |
| 2.3.2 衍射效率 |
| 2.3.3 晶体响应时间常量 |
| 2.4 光折变晶体全息存储特性 |
| 2.5 体全息存储技术 |
| 2.5.1 复用技术 |
| 2.5.2 固定技术 |
| 2.5.3 曝光技术 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 铈铁掺杂铌酸锂晶体全息存储特性 |
| 3.1 主要实验仪器 |
| 3.1.1 存储材料 |
| 3.1.2 激光器 |
| 3.1.3 激光功率计(探测器) |
| 3.1.4 三维旋转台(寻址器件) |
| 3.1.5 曝光定时器 |
| 3.2 光感应光散射研究 |
| 3.2.1 实验设计 |
| 3.2.2 实验结果及分析 |
| 3.3 衍射效率及响应时间 |
| 3.3.1 实验设计 |
| 3.3.2 实验结果及分析 |
| 3.4 衍射效率与入射夹角关系实验 |
| 3.5 波长响应实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 外部参量对再现图像质量的影响 |
| 4.1 铈铁掺杂铌酸锂晶体图像存储实验设计 |
| 4.1.1 全息图像存储可行性分析 |
| 4.1.2 全息图像存储实验设计 |
| 4.2 入射光对再现像影响研究 |
| 4.2.1 入射光光斑交汇位置对再现像影响实验 |
| 4.2.2 入射光光斑尺寸对再现像影响实验 |
| 4.2.3 实验结果分析 |
| 4.3 入射光调制度对衍射效率的影响 |
| 4.4 快速存储及读取实验研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 前景与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（6）铌酸锂表面折射率的调控及表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 铌酸锂晶体 |
| 1.1.1 铌酸锂晶体的基本结构 |
| 1.1.2 铌酸锂晶体掺杂工程及应用 |
| 1.2 铌酸锂晶体表面折射率的调控方法 |
| 1.2.1 金属热扩散法 |
| 1.2.2 离子注入法 |
| 1.2.3 激光直写法 |
| 1.2.4 质子交换法 |
| 1.3 铌酸锂表面折射率调控及表征的研究现状 |
| 1.3.1 铌酸锂激光直写法的研究现状 |
| 1.3.2 铌酸锂质子交换法的研究现状 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 实时激光直写对铌酸锂表面折射率的调控方法 |
| 2.1 实验样品及设备 |
| 2.1.1 实验样品 |
| 2.1.2 电光调制器 |
| 2.1.3 锁相放大器 |
| 2.2 实验原理与实验过程 |
| 2.3 系统稳定性 |
| 第三章 实时激光直写对铌酸锂折射率结构的制作与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 透射配置对铌酸锂折射率的表征 |
| 3.2.1 透射配置装置及理论计算 |
| 3.2.2 铌酸锂标样折射率之差的测量 |
| 3.3 反射配置对铌酸锂折射率的调控与表征 |
| 3.3.1 各个光学元器件的方向及理论计算 |
| 3.3.2 实时激光直写中的点结构分析 |
| 3.3.3 实时激光直写中的线结构分析 |
| 3.3.4 实时激光直写中点和线结构的比较与分析 |
| 3.4 反射配置中的擦除实验 |
| 3.5 总结 |
| 第四章 光控质子交换对铌酸锂折射率结构的制作与分析 |
| 4.1 实验材料及设备 |
| 4.1.1 实验材料 |
| 4.1.2 测试分析 |
| 4.2 实验方案 |
| 4.2.1 实验条件 |
| 4.2.2 实验装置 |
| 4.3 不同表征方法对光控质子交换样品的分析与研究 |
| 4.3.1 傅立叶变换红外光谱仪的表征 |
| 4.3.2 光学显微镜的表征 |
| 4.3.3 场发射扫描电子显微镜的表征 |
| 4.3.4 显微共焦拉曼光谱的表征 |
| 4.4 实验总结 |
| 4.5 透射和反射配置对光控质子交换折射率之差的表征 |
| 4.5.1 透射配置对光控质子交换折射率之差的表征 |
| 4.5.2 反射配置对光控质子交换折射率之差的表征 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（7）基于铌酸锂晶体光折变效应的微流控芯片研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 基于电场与光场的微操控技术的发展 |
| 1.2.1 基于纯电场的微液滴操控技术 |
| 1.2.2 基于光压的微操控技术 |
| 1.2.3 基于光辅助虚拟电场的微操控技术 |
| 1.3 基于铌酸锂晶体的微操控技术研究现状 |
| 1.3.1 基于铌酸锂晶体的微粒操控研究 |
| 1.3.1.1 一维粒子捕获图案的研究 |
| 1.3.1.2 二维粒子捕获图案的研究 |
| 1.3.2 基于铌酸锂晶体的微液滴操控技术 |
| 1.4 铌酸锂晶体及其光致光散射效应 |
| 1.4.1 铌酸锂晶体的结构 |
| 1.4.2 铌酸锂晶体的光折变效应 |
| 1.4.3 铌酸锂晶体光致光散射效应 |
| 1.4.3.1 多波耦合理论 |
| 1.4.3.2 双电场竞争理论 |
| 1.4.3.3 饱和折射率理论 |
| 1.4.4 锂含量对铌酸锂晶体的PILS的影响 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 芯片设计制备及实验平台搭建 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光照下铌酸锂晶体的光折变空间电荷场 |
| 2.2.1 铌酸锂晶体的掺杂 |
| 2.2.2 铌酸锂晶体的空间电荷场 |
| 2.3 芯片设计 |
| 2.3.1 铌酸锂基微流控芯片对水合液滴的失效分析 |
| 2.3.2 介电润湿效应原理 |
| 2.3.3 介电层的选择 |
| 2.3.4 芯片结构 |
| 2.4 实验用铌酸锂晶体制备及表征 |
| 2.4.1 实验用铌酸锂晶体吸收系数测量 |
| 2.4.2 实验用铌酸锂晶体光折变性能分析 |
| 2.4.2.1 测量方法及装置 |
| 2.4.2.2 测量结果 |
| 2.4.2.3 分析与讨论 |
| 2.4.3 芯片用铌酸锂晶体的选择 |
| 2.5 芯片制备 |
| 2.5.1 主要实验材料及其物理性质 |
| 2.5.2 试剂处理 |
| 2.5.3 晶体清洗 |
| 2.5.4 介电层制备 |
| 2.6 实验平台搭建 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于c切铌酸锂晶体的微流控芯片水合液滴操控研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方案 |
| 3.2.1 实验用c切铌酸锂基微流控芯片 |
| 3.2.2 实验步骤 |
| 3.3 实验结果及分析 |
| 3.3.1 三类芯片水合液滴操控效果及对比 |
| 3.3.2 铌酸锂基微流控芯片上水合液滴操控理论基础 |
| 3.3.3 c切铌酸锂基微流控芯片上水合液滴驱动的模拟及分析 |
| 3.3.3.1 模型创建 |
| 3.3.3.2 模拟结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 聚焦激光照射下铌酸锂基微流控芯片的热场研究与利用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 聚焦激光照射下铌酸锂晶体的热场模拟与分析 |
| 4.2.1 模型创建 |
| 4.2.2 模拟结果及分析 |
| 4.3 电热复合场下的微液滴持续生成与转移研究 |
| 4.3.1 实验方案与芯片结构 |
| 4.3.2 实验步骤 |
| 4.3.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.4 模拟与分析 |
| 4.3.4.1 电场模拟 |
| 4.3.4.2 PMMA的热变形模拟与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于y切铌酸锂晶体的微流控芯片水合液滴操控研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方案 |
| 5.3 实验结果及分析 |
| 5.4 y切铌酸锂基微流控芯片上水合液滴驱动的模拟及分析 |
| 5.4.1 y切铌酸锂晶体的光折变电场模拟 |
| 5.4.2 y切铌酸锂基微流控芯片上水合液滴驱动的模拟及分析 |
| 5.5 双电场作用下的水合液滴行为研究 |
| 5.5.1 实验方案及步骤 |
| 5.5.2 实验结果及讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（8）铒铥共掺杂的钛扩散铌酸锂光波导及相关材料的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光波导的基本结构 |
| 1.2 铌酸锂晶体的性能 |
| 1.3 铌酸锂晶体掺杂改性 |
| 1.3.1 易光折变掺杂 |
| 1.3.2 抗光折变掺杂 |
| 1.3.3 有源离子掺杂 |
| 1.4 铌酸锂波导的制备工艺 |
| 1.4.1 氧化锂外扩散铌酸锂光波导 |
| 1.4.2 离子交换光波导 |
| 1.4.3 钛内扩散光波导 |
| 1.5 本文的意义及主要工作 |
| 1.5.1 本论文的意义 |
| 1.5.2 本论文的主要工作 |
| 第2章 光波导理论综述 |
| 2.1 平板型波导的一般分析—射线理论 |
| 2.1.1 平板介质中的光线传播 |
| 2.1.2 特征方程及波导制备参数的计算 |
| 2.2 通道型光波导传输模式分析 |
| 2.2.1 马克帝里(Marcatili)近似解法 |
| 2.2.2 有效折射率法 |
| 2.3 波导之间的耦合 |
| 2.3.1 耦合模方程 |
| 2.3.2 同向波之间的耦合 |
| 2.4 本章总结 |
| 第3章 铒、铥离子共扩散/掺杂的铌酸锂晶体的制备与表征 |
| 3.1 扩散方程 |
| 3.1.1 菲克(Fick)第一定律 |
| 3.1.2 菲克(Fick)第二定律 |
| 3.1.3 扩散方程的解 |
| 3.2 扩散的微观机制 |
| 3.2.1 铒、铥离子内扩散铌酸锂晶体 |
| 3.3 铒、铥离子共掺杂铌酸锂晶片的生长因素 |
| 3.3.1 未扩散完全的铒、铥共掺杂铌酸锂晶片制备 |
| 3.3.2 铒、铥共掺杂对铌酸锂晶片折射率和组分的影响 |
| 3.3.3 铒、铥共扩散铌酸锂晶片中离子的扩散模型 |
| 3.3.4 铒、铥共扩散铌酸锂晶片中离子深度分布及扩散系数 |
| 3.3.5 铒、铥共扩散铌酸锂晶片中离子的溶解度特征 |
| 3.4 铒、铥共掺杂铌酸锂晶体的制备及光谱特征 |
| 3.4.1 气相输运平衡(VTE)改变铌酸锂晶体组分 |
| 3.4.2 热扩散工艺制备铒、铥共掺杂铌酸锂晶片 |
| 3.4.3 铒、铥离子掺杂铌酸锂晶片的光谱特性 |
| 3.5 本章总结 |
| 第4章 铒、铥共掺杂钛扩散铌酸锂波导的设计与数值模型 |
| 4.1 钛扩散条波导中扩散理论模型 |
| 4.2 钛内扩散铌酸锂晶体的微观机制 |
| 4.3 钛扩散铌酸锂晶体中的折射率模型 |
| 4.4 单模钛扩散波导的优化设计 |
| 4.4.1 有效折射率法分析设计单模波导尺寸 |
| 4.4.2 单模波导模拟 |
| 4.5 钛扩散波导制备工艺 |
| 4.6 吸收截面与发射截面 |
| 4.6.1 吸收截面与发射截面的计算公式 |
| 4.6.2 组分对铒掺杂铌酸锂晶体发射/吸收截面的影响 |
| 4.7 铒、铥离子掺杂钛扩散铌酸锂波导放大特性的数值模型 |
| 4.7.1 铒、铥离子在铌酸锂晶体中的能级结构 |
| 4.7.2 铒、铥离子在钛扩散波导中的速率方程 |
| 4.7.3 铒、铥离子掺杂钛扩散波导中泵浦光、信号光传输方程 |
| 4.8 本章总结 |
| 第5章 铒、铥离子共掺杂钛扩散铌酸锂波导放大器的制作与表征 |
| 5.1 铒、铥离子共掺杂钛扩散铌酸锂波导制备 |
| 5.1.1 铒、铥共掺杂缺锂铌酸锂晶片制备 |
| 5.1.2 铒、铥共掺杂铌酸锂样片上制备钛扩散波导 |
| 5.1.3 铒、铥共掺杂钛扩散铌酸锂波导中离子的扩散特性 |
| 5.2 铒、铥离子共掺杂钛扩散铌酸锂波导性能表征 |
| 5.2.1 模场分布 |
| 5.2.2 波导传输损耗 |
| 5.2.3 波导抗光折变和放大特性测量 |
| 5.3 铒、锆离子共掺杂钛扩散波导抗光折变性能研究 |
| 5.3.1 铒、锆共掺杂钛扩散波导的制备 |
| 5.3.2 铒、锆共掺杂钛扩散波导的性能表征 |
| 5.3.3 铒、锆共掺杂钛扩散波导放大性能测量 |
| 5.4 铒、铥离子共掺杂钛扩散波导中泵浦光及信号光演化规律 |
| 5.4.1 980 nm光泵浦下掺杂波导中的泵浦光及信号光演化规律 |
| 5.4.2 1480 nm光泵浦下掺杂波导中的泵浦光及信号光演化规律 |
| 5.4.3 795 nm光泵浦下掺杂波导中的泵浦光及信号光演化规律 |
| 5.5 本章总结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）质子交换铌酸锂红外光谱研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 铌酸锂晶体 |
| 1.1.1 铌酸锂晶体的基本结构和性质 |
| 1.1.2 铌酸锂晶体的掺杂工程 |
| 1.2 铌酸锂晶体的光波导 |
| 1.3 铌酸锂晶体的质子交换机理 |
| 1.3.1 铌酸锂质子交换的研究现状 |
| 1.3.2 铌酸锂质子交换的红外光谱表征方法 |
| 1.4 本论文的主要研究内容与意义 |
| 第二章 实验材料和测试仪器及表征方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 铌酸锂晶体 |
| 2.1.2 化学试剂 |
| 2.2 测试仪器及表征方法 |
| 2.2.1 紫外-可见分光光度计 |
| 2.2.2 傅里叶变换红外光谱仪 |
| 2.2.3 显微镜测试分析 |
| 2.2.4 场发射扫描电子显微镜 |
| 第三章 质子交换温度和时间对氢离子浓度分布的影响 |
| 3.1 铌酸锂晶体中的H+和OH-吸收谱 |
| 3.2 样品吸收系数的计算 |
| 3.3 温度和时间对同成分铌酸锂晶体质子交换的影响 |
| 3.3.1 实验方案 |
| 3.3.2 实验装置 |
| 3.3.3 实验步骤 |
| 3.3.4 实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 吸收系数、畴结构和光参量对光控质子交换和光致化学腐蚀的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 掺铁铌酸锂晶体 |
| 4.3 铌酸锂晶体的选择腐蚀 |
| 4.4 吸收系数对光控质子交换和光致化学腐蚀行为的影响 |
| 4.4.1 实验样品 |
| 4.4.2 实验装置 |
| 4.4.3 实验结果与分析 |
| 4.5 畴结构对光控质子交换和光致化学腐蚀行为的影响 |
| 4.5.1 畴结构对光控质子交换的影响 |
| 4.5.2 畴结构对光致化学腐蚀行为的影响 |
| 4.6 光强对光控质子交换和光致化学腐蚀行为的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 光控质子交换和光致化学腐蚀的机理研究 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于铌酸锂晶体平面光波导的写入及其实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究的目的与意义 |
| 1.3 平面光波导写入的国内外发展现状 |
| 1.3.1 平面波导传统制作工艺 |
| 1.3.2 光写入波导技术发展现状 |
| 1.3.3 光折变晶体内光写入波导技术发展现状 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 光波导写入材料的光折变效应 |
| 2.1 光折变效应的定义与特点 |
| 2.1.1 光折变效应的定义 |
| 2.1.2 光折变效应物理机制 |
| 2.1.3 光折变效应主要特点 |
| 2.2 光折变效应的基本方程 |
| 2.2.1 存在条件 |
| 2.2.2 带运输模型 |
| 2.2.3 光致空间电荷场 |
| 2.3 光折变材料概述 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于铌酸锂晶体平面光波导写入的理论分析 |
| 3.1 铌酸锂晶体的基本结构 |
| 3.2 辐照光下掺铁铌酸锂晶体的光致折射率变化 |
| 3.2.1 铌酸锂晶体的光折变中心 |
| 3.2.2 铌锂晶体的光致折射率变化 |
| 3.3 掺铁铌酸锂的性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 实验室制备基于铌酸锂晶体平面光波导结构 |
| 4.1 双棱镜法调制干涉光场 |
| 4.1.1 双棱镜法中虚光源位置的讨论 |
| 4.1.2 双棱镜放置方式对干涉光场的影响 |
| 4.1.3 双棱镜法测量光波长 |
| 4.2 铌酸锂晶体内波导写入的光路设计 |
| 4.3 光路系统单元器件 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 铌酸锂晶体中写入波导的特性分析 |
| 5.1 用切片干涉法测量波导结构的折射率分布 |
| 5.1.1 切片干法光路 |
| 5.1.2 切片干涉法原理 |
| 5.2 波导周期的测量 |
| 5.3 导光测试 |
| 5.4 抗光损伤测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、Light-Induced Photorefractive Waveguides in Iron-Doped Lithium Niobate Crystals（论文参考文献）
- [1]钬掺杂钛扩散铌酸锂波导及相关材料的研究[D]. 张朝阳. 天津大学, 2020(02)
- [2]钛扩散铌酸锂光波导光学性质的实验研究[D]. 孙祺. 天津大学, 2020(02)
- [3]铪铁铜铌酸锂晶体的制备和全息存储性能的研究[D]. 韩县博. 哈尔滨理工大学, 2020(02)
- [4]光诱导法制备光子晶体和光波导及其表征[D]. 姜诚. 华东师范大学, 2019(09)
- [5]铈铁掺杂铌酸锂晶体全息存储特性研究[D]. 陈浩. 西安工业大学, 2018(01)
- [6]铌酸锂表面折射率的调控及表征[D]. 李少北. 河北工业大学, 2018(07)
- [7]基于铌酸锂晶体光折变效应的微流控芯片研究[D]. 樊博麟. 河北工业大学, 2018(07)
- [8]铒铥共掺杂的钛扩散铌酸锂光波导及相关材料的研究[D]. 孙文宝. 天津大学, 2017(08)
- [9]质子交换铌酸锂红外光谱研究[D]. 梁国弘. 河北工业大学, 2015(07)
- [10]基于铌酸锂晶体平面光波导的写入及其实验研究[D]. 田帅. 哈尔滨工程大学, 2015(06)