薄膜铌酸锂切趾啁啾光栅研究

本文研究了基于薄膜铌酸锂的啁啾光栅性能,采用仿真分析的方法,研究了不同设计参数下,三种光栅切趾方式对称线性切趾、非对称线性切趾和高斯切趾在反射带宽和群延迟色散上的差异。通过最优化设计,在高斯切趾的啁啾光栅下,实现了3 dB带宽21.2 nm、群延迟色散值0.1385 ps/nm的啁啾光栅。本工作将为实现薄膜铌酸锂片上色散补偿和光信号处理奠定基础。

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。

基于电感耦合等离子体刻蚀的LNOI脊形微结构制备

铌酸锂(LiNbO 3,LN)是一种广泛使用的介电材料,由于其电光系数大,透明范围大,本征带宽宽,因而在集成和非线性光学器件中极为重要。但绝缘体上铌酸锂薄膜(LNOI)的化学稳定性好,刻蚀速率慢,其微结构参数难以控制。针对以上问题,该文开展了基于电感耦合等离子体刻蚀(ICP-RIE)的LNOI脊形微结构的制备工艺研究,分析了腔室压强、气体总流量及刻蚀功率等参数对刻蚀速率、刻蚀倾角和表面粗糙度(RMS)的影响。研究表明,在优化的工艺条件下,LNOI薄膜的刻蚀速率达到24.9 nm/min,制备出刻蚀深度249 nm、刻蚀倾角76°、表面粗糙度(RMS)0.716 nm的LNOI脊形微结构。该文通过对刻蚀工艺与微观结构参数的研究,建立了基于ICP的LNOI微结构刻蚀方法,为控制LNOI脊形光波导和提升性能提供了工艺支撑。

基于LNOI的环形谐振腔压力传感器

环形谐振腔可用于高精度高灵敏度传感,将环形谐振腔与悬臂梁式压力传感器相结合,推导了该压力传感器的灵敏度的表达式,灵敏度会随着所施加压强的不同而变化,当施加的压强为1 kPa时,灵敏度为71.73 pm/kPa。采用低损耗的绝缘体上铌酸锂(LNOI)来设计环形谐振腔,极大地提高了压力传感器的Q值,可提高测得压力的精度。深入分析了临界耦合与非临界耦合、波导损耗、环形波导周长对Q值的影响,并借助Matlab对其进行了分析。结果表明:对Q值影响最大的是波导损耗;环形波导周长增加不会直接增大Q值,但会降低损耗,从而间接增大Q值。计算结果表明,当环形波导半径为80μm,损耗为0.6322 m^(-1)时,Q值高达5.7×10^(6)。