适温离子交换掺铒铌酸锂薄膜的制备研究

本文通过制备KNO_(3)和Er(NO_(3))_(3)熔融混合物,将其与铌酸锂薄膜在高温管式炉中混合进行适温热扩散,并结合退火工艺,发明了一种直接在铌酸锂薄膜上掺杂Er^(3+)的方法。通过不断变换热扩散温度、掺杂试剂浓度比例和晶体切向等参数,用控制变量法探究了不同参数对适温离子交换法掺杂Er^(3+)效果的影响,在热扩散和退火温度360℃及KNO_(3)和Er(NO_(3))_(3)质量比25∶1的参数设置下获得了表面形貌较佳的Z切掺铒铌酸锂薄膜。通过飞行时间二次离子质谱仪并利用已知掺杂浓度的薄膜进行定标,检测了所获得的掺铒铌酸锂薄膜中的Er^(3+)浓度情况,对所采用适温离子交换法的有效性进行了验证。这一方法大幅简化了铌酸锂薄膜掺杂的工艺,同时节约了成本,有助于后续在铌酸锂薄膜平台上实现分区掺杂的工作,为未来定制化铌酸锂光子集成平台的搭建提供参考。

离子注入剥离铌酸锂单晶薄膜的Ar^+刻蚀研究

通过高能离子注入剥离制备的铌酸锂(LNO)单晶薄膜具备优良的电光、声光等性能,在射频器件、光波导等领域需求迫切。高能离子注入使LNO单晶薄膜表面存在损伤层,导致薄膜质量和器件性能的衰减。该文提出了Ar^+刻蚀去除LNO单晶薄膜损伤层的方法,基于高能离子注入仿真,采用扫描电子显微镜、原子力显微镜分析了刻蚀参数对刻蚀速率、表面形貌的影响,并确定了LNO薄膜损伤层的刻蚀工艺参数。X线衍射分析表明,通过Ar^+刻蚀将LNO薄膜摇摆曲线半高宽减至接近注入前LNO单晶材料,压电力显微镜测试表明去除损伤层后的LNO单晶薄膜具备更一致的压电响应。

高浓度掺Er^(3+)铌酸锂晶体的光谱参数计算

用提拉法成功地生长了6mol%的高浓度掺铒铌酸锂晶体。测量了晶体的两个非偏振方向(X和Z)以及两个偏振方向(π和δ)的吸收光谱。高浓度掺铒铌酸锂晶体的吸收系数高,有利于提高泵浦效率。根据所测的吸收光谱用Judd-Ofelt理论拟合出了Er3+离子的强度参数Ωλ。所得的均方差结果显示偏振拟合的误差要小于非偏振拟合。利用偏振吸收数据计算了各能级跃迁的自发辐射跃迁几率(AJJ′)、辐射寿命(τ)、荧光分支比(β)和积分发射截面(σp)等参数,对计算结果进行了讨论并与其他文献的报道结果进行了比较。

LiNbO3单晶薄膜体声波谐振器的研制

该文介绍了一种采用智能截割(Smart CutTM)技术制备的单晶铌酸锂(LiNbO3)薄膜体声波谐振器。采用COMSOL有限元仿真软件从材料和结构两方面对LiNbO3薄膜体声波谐振器进行优化设计,以实现高机电耦合系数,并通过Smart CutTM工艺方法制备了高性能Z切-LiNbO3单晶薄膜作为谐振器的压电层,最终得到LiNbO3薄膜体声波谐振器的谐振频率为3847.5MHz,反谐振频率为3986.25MHz,插入损耗为1.81dB,谐振器有效机电耦合系数达到8.3%。

基于铌酸锂薄膜的5G谐振器和滤波器

随着第五代(5G)通信技术在世界上的快速商业化,市场对5G频段的射频(RF)滤波器需求急剧增长。基于压电薄膜的声学谐振器作为实现高性能射频滤波元件的有效解决方案之一,具有高性能、低成本、器件尺寸小的优点,因此备受关注。给出了常见压电材料的材料性质,并分析了氮化铝(AlN)和铌酸锂(LiNbO_(3))薄膜在声学滤波技术中备受关注的原因;简要介绍了不同声学谐振器结构的原理、结构和关键参数,以及构成滤波器的拓扑;介绍了2种有望应用于5G频段的基于铌酸锂薄膜谐振器/滤波器的相关技术,着重突出了横向激发体声波谐振器(XBAR)的原理、设计及其在5G Sub-6GHz乃至毫米波频段滤波器中的应用。

基于铌酸锂薄膜的三波导偏振分束及模式转换器

铌酸锂单晶薄膜(LNOI)对集成光学的发展有着重要意义,而高效的偏振分束与模式转换器件的设计是集成光学需要解决的一个基本问题。本文在充分考虑铌酸锂薄膜的研究现状及加工工艺的基础上,提出了一种基于铌酸锂薄膜的三波导偏振分束及模式转换器,该器件可将输入的TM0和TE0模式进行高效分离并将TE0模式转换为TE1模式。通过严格的设计与仿真优化,在片上同时实现了高效偏振分离及模式转换的功能。此外,通过增加交叉输出波导的宽度,所述器件方案可进一步扩展至其他高阶TE模的输出,具备良好的器件功能可扩展性。

光栅摄谱仪的改进及其在周期性极化的铌酸锂晶体倍频研究中的应用

由于电荷耦合器件(CCD)具有光谱响应范围宽、检出限低、动态范围宽、暗电流和读出噪声低以及具有积分信号、多道同时检测和实时检测等能力的优点,在光谱测量和光谱成象领域获得了广泛的应用。将传统的1m光栅摄谱仪和科学CCD相结合,使其具有实时快速测量激光光谱的能力。将其应用于宽带双包层光纤激光在周期性极化的LiNbO3晶体(PPLN)中倍频特性的研究,观察到了倍频激光光谱随PPLN控制温度的动态变化过程,并对此进行了详细分析。

铌酸锂晶体高温拉曼光谱研究

采用高温拉曼光谱法,对铌酸锂晶体高温下的结构特征进行了研究。结果显示,室温下较强的拉曼振动模式主要是由[NbO6]八面体的振动所引起的;随着温度升高,频率减小,谱峰位置向低波数方向移动,可观测到的谱峰数目减少。这主要是由晶体内模所对应的Nb—O键合强度随着温度升高而减弱引起的。

集成铌酸锂光子器件技术的研究进展

铌酸锂单晶薄膜(LNOI)具有透光光谱宽,折射率高,二阶非线性高及压电响应大等优点,是一种重要的集成光子学基础材料。LNOI材料具有亚波长尺度的光约束和光电器件的高密度集成能力,能够实现具有更高性能、更低成本的全新器件及应用,给光通信和微波光子学带来革命性的变革。该文重点综述了LNOI的制备技术、LNOI电光调制器、LNOI声光调制器和LNOI电光频率梳的最新研究进展,简要讨论了铌酸锂光子器件在制作工艺和系统实现中面临的挑战。

信息时代的铌酸锂晶体:进展与展望

铌酸锂晶体具有非线性效应、电光效应、声光效应、光折变效应、压电效应与热释电效应等多种物理特性,在表面声波器件、光电器件、声光器件等方面获得广泛的应用。经历了六十多年的发展,铌酸锂晶体历久弥新,随着材料特性的不断开发,新功能、新器件、新应用层出不穷,尤其是铌酸锂单晶薄膜在薄膜滤波器、集成光电器件等领域的性能具有明显优势,被称为新一代信息和通信技术的关键材料。应用器件的发展正迫切要求基质晶体材料的发展,本文通过简述近年来铌酸锂的新发现、新应用,相应地探讨了铌酸锂晶体未来发展方向。

高掺锌富锂铌酸锂晶体抗光损伤能力的研究

以Czochralski法生长Zn( 6mol% ) :LiNbO3,Li/Nb =0 .94 ,0 .97,1,1.0 2。测试晶体的光损伤阈值。采用质子交换法制作高掺锌富锂铌酸锂晶体光波导 。

LiNbO_3薄膜的研究进展

LiNbO_3薄膜具有优良的压电、热释电、声光及非线性光学特性,在光电子学及集成光学等领域有许多重要应用。着重介绍LiNbO_3的结构、性质与薄膜制备技术,以及在光通信领域中的应用。

激光波长对镁钌铁铌酸锂的全息存储性能影响

在生长Fe∶LiNbO3熔体中掺进摩尔分数x(Ru2O3)=0.1%和x(MgO)=1%、3%、7%,用提拉法生长镁钌铁铌酸锂(Mg∶Ru∶Fe∶LiNbO3)晶体。通过二波耦合光路,分别以红光(632.8nm)、绿光(532nm)和蓝光(476nm)为光源测量晶体的全息存储性能。实验结果表明,在476nm下,Mg∶Ru∶Fe∶LiNbO3晶体全息存储性能随着Mg离子掺杂浓度的增加而呈现逐渐增强的趋势,与其在红光和绿光下不同。研究了Mg离子掺杂浓度的增加使Mg∶Ru∶Fe∶LiNbO3晶体的蓝光全息存储性能增强的机理。

液相外延法制备LiNbO_3薄膜的研究和进展

讨论了液相外延法制备LiNbO3 薄膜过程中 ,衬底和助熔剂的选择对LiNbO3 薄膜制备的影响及掺杂改性问题 ,简要地介绍了LiNbO3 薄膜的一些性能及光学应用。研究表明 ,目前可用液相外延法在LiTaO3 、掺镁 (5mol% )的同成分LiNbO3 及纯的同成分或近化学计量比LiNbO3 单晶衬底上制备出具有较高光学质量的LiNbO3 薄膜。讨论了液相外延法制备LiNbO3 薄膜过程中存在的主要问题、发展前景及今后的研究方向。

不同稳定剂的sol-gel法制备LiNbO_3薄膜的研究

研究了分别以HCOOH、CH3COOH、HNO3和H2C2O4作稳定剂的LiNbO3薄膜先驱液的稳定性,发现H2C2O4作稳定剂的先驱液的稳定性最好;用sol-gel法在Si(110)和玻璃基板上在一定温度下制备了分别以它们作稳定剂的LiNbO3薄膜,并对LiNbO3薄膜进行了IR、XRD和SEM表征,结果表明,生成的LiNbO3为多晶,以HNO3作稳定剂制备的LiN bO3薄膜形貌最好.图5,参6.

LiNbO_3∶Fe晶体中光写入阵列平面光波导的实验实现

采用两束相干平行光形成的干涉光场辐照LiNbO3 ∶Fe晶体 ,通过光折变效应在晶体中写入了阵列平面光波导 分别采用马赫 -曾德干涉仪光路和光栅衍射法测量了阵列平面光波导的横向折射率分布和周期 ,并对所写入的阵列平面光波导进行了初步的导光测试 实验结果表明 。

Mg^(2+)对Fe∶LiNbO_3晶体光折变响应时间的影响

在 Fe∶Li Nb O3 中掺进 3 mol%和 6mol% Mg O,生长了 Mg∶Fe∶L i Nb O3 晶体 .测试了 Mg∶Fe∶Li Nb O3 晶体抗光致散射能力、衍射效率、响应时间和光电导 .推导响应时间与光电导之间的关系 .在 Fe∶Li Nb O3 晶体中掺进 6mol%的 Mg2 + ,它的抗光致散射能力比Fe∶L i Nb O3 晶体提高一个数量级 ,响应速度比 Fe∶Li Nb O3

Mg:Ce:Fe:LiNbO_3晶体生长及其全息存储性能

在同成分LiNbO3(LN)中,掺入MgO的摩尔分数分别为0,2%,4%,6%,掺入(质量分数)0.1%CeO2和0.08%Fe2O3,采用提拉法生长了优质的Mg:Ce:Fe:LN晶体。检测了Mg:Ce:Fe:LN晶体的红外透射光谱和光损伤阈值。结果表明:6%Mg:0.1%Ce:0.08%Fe:LN晶体的OH-振动吸收峰紫移到3532cm-1,其光损伤阈值比Ce:Fe:LN晶体提高2个数量级以上。用二波耦合光路测试晶体的衍射效率,写入时间和擦除时间。计算了光折变灵敏度和动态范围。结果表明:Mg:Ce:Fe:LN晶体全息存储性能优于Fe:LN晶体和Ce:Fe:LN晶体。以4%Mg:0.1%Ce:0.08%Fe:LN晶体作为全息记录材料,实现了总存储页面为3200幅图像的存储,再现图像清晰完整。

掺锌LiNbO_3晶体的生长及其光学性能

在 Li Nb O3 中掺进 3 mol%、5mol%、7mol% Zn O生长 Zn∶ L i Nb O3 晶体 .测试Zn∶ L i Nb O3 晶体的吸收光谱 ,研究 Zn∶ Li Nb O3 晶体吸收边紫移的机制 .测试 Zn∶ Li Nb O3晶体的红外光谱 ,研究 Zn( 7mol% )∶L i Nb O3 晶体 OH-吸收峰由 3 484cm- 1移到 3 53 0 cm- 1的机制 .测试 Zn∶ L i Nb O3 晶体倍频转换效率和相位匹配温度 ,研究 Zn∶ Li Nb O3

在旋转的半无限LiNbO_3上传播的声表面波

声表面波(SAW)陀螺具有无源、无线、单层平面结构等优点。以目前国外研究小组所用的铌酸锂为对象,对含陀螺效应的声表面波的波动方程进行求解。用编制的程序进行了数值计算并绘制了基体绕各不同坐标轴旋转时,陀螺效应对铌酸锂表面传播的声表面波速度及对机电耦合系数影响的相关曲线,并对结果进行了分析。