质子交换LiNbO_3波导的结构变化

Structural Transformation in Proton Exchanged LiNbO 3 Waveguides

本文报导质子交换ＬｉＮｂＯ３波导的结构变化及其对波导性能的影响。ＬｉＮｂＯ３波导的制备采用苯甲酸质子的交换法，苯甲酸中加入适量ＬｉＣｌ以消除表面腐蚀。交换温度为２１０℃，时间为３０ｍｉｎ。首先测量了波导的红外吸收光谱，发现在３５０６ｃｍ－１处和３３００ｃｍ－１处均存在较强的吸收。其中３５０６ｃｍ－１吸收归属于六方Ｌｉ１－ｘＨｘＮｂＯ３；而３３００ｃｍ－１处吸收则是由立方Ｌｉ１－ｘＨｘＮｂＯ３中的缔合ＯＨ－引起的，随着温度的升高，３３００ｃｍ－１处吸收变弱，而３５０６ｃｍ－１吸收增强，说明随着温度的升高，波导中存在从立方ＨＮｂＯ３到六方ＬｉＮｂＯ３结构的相应。这一结论可以由Ｘ射线衍射得到证实。交换后波导中的Ｘ射线衍射图中ＨＮｂＯ３结构的特征衍射很强，而当波导于３５０℃退火６０ｍｉｎ后，ＨＮｂＯ３的特征衍射消失。二次离子质谱测量结果表明：退火后波导层中氢的浓度明显降低，且其分布由阶跃型变为梯度型。同时基底中的Ｌｉ向波导层扩散。以上结果表明：波导中Ｈ＋的浓度决定了波导的结构。用双棱镜法测量了波导的损耗（６３２．８ｎｍ），发现退火后波导损耗大大降低，说明波导中多相共存是导致其高损耗的主要原因。当苯甲酸中ＬｉＣｌ是量?