Ag-Na离子交换玻璃波导的折射率分布研究

用Ag-Na离子交换技术制备了玻璃平面波导.通过棱镜耦合技术测量了波导的模折射率,用反WKB方法拟合得到了平面波导的折射率分布为高斯分布.发现Ag-Na离子交换的扩散系数与交换时间有关,并且随着交换时间的增加而减小.使用随离子浓度变化的扩散系数求解扩散方程得到了玻璃内部Ag离子浓度分布,并通过SEM谱证实了求解的正确性;使用一次多项式模拟的方法求解折射率变化与Ag离子浓度变化之间的关系,得到了平面波导的折射率分布.与反WKB法只能获得多模离子交换平面波导的折射率分布相比,这种方法可以得到任意扩散时间下折射率变化与Ag离子浓度,可以获得单模平面波导的折射率分布.

数码照相法测量离子交换平面光波导损耗特性

利用数码相机对离子交换平面玻璃光波导传输线进行数字成像,根据传输线上的光强分布拟合出光强传输衰减曲线,计算出波导的传输损耗.对光波导进行退火处理,研究了波导退火前后的传输损耗特性.退火后0阶模式下传输损耗由2.1489dB.cm-1降为0.7460dB.cm-1.结果表明,波导的传输损耗是随着模阶数的增加而递增,适当的退火处理明显改善了离子交换波导的质量.

Cu离子交换波导的制备和折射率分布的表征

用Cu离子交换技术制备了玻璃平面光波导,利用IWKB法与离子浓度计算折射率的方法结合,得到了Cu+和Cu2+相对应的折射率分布。当离子交换深度较深时,折射率变化主要是由Cu+引起,且折射率变化较小;而当深度较浅时,折射率变化则是由Cu+和Cu2+共同作用的结果,而Cu2+的对折射率变化的贡献集中在玻璃表面。通过离子浓度计算得出5min交换时间的折射率分布呈现准梯度折射率分布形状,而随着离子交换时间的增加所制备的平面波导通过棱镜耦合无法测到波导模式,这可能是由于波导表面折射率下降所致,其机理可能是由于Cu+的外扩散和大离子直径的Cu2+在玻璃表面附近产生的应力在高温下退火被释放的共同结果。