【摘 要】
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随着光通信高速发展对高品质光波导的需求的增加，人们在努力寻找制备高品质光波导的新材料、新方法。基于铜离子交换的材料有着特殊的发光特性和非线性特性，正越来越受到人们的
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随着光通信高速发展对高品质光波导的需求的增加，人们在努力寻找制备高品质光波导的新材料、新方法。基于铜离子交换的材料有着特殊的发光特性和非线性特性，正越来越受到人们的关注。本文从制备、表征两方面研究了铜离子交换波导的光学特性和基于PPLN自诱导波导的形成。
在表征平面波导样品的折射率分布时，我们用到了基于ATM的三次样条插值法，通过分析该方法在恢复波导折射率过程中的各个环节，我们提出了四点改进方法，并对四种典型的折射率分布做了模拟恢复。通过对比，我们认为改进后的方法可以提供更精确和贴合实际的平面波导折射率分布。另外我们结合表面等离子波测定的平面波导近表面折射率，提出恢复单模波导折射率的方案，并做了计算模拟，得到了比较满意的结果。
在制备部分，首次提出利用蒸汽铜离子交换的方法制备平板波导。经过退火处理的蒸汽离子交换平面波导，最小的传输损耗仅为0.014dB/cm，而且具备少模的特点，可以用于单模波导的制备。样品的吸收峰在300nm附近，其荧光谱覆盖了可见光波段(450nm-700nm)，这一特性为表明该波导可以用于可见光波段的宽带荧光光源的制备。通过Z-Scan技术测得样品的三阶非线性极化率最大为2.321×10-9esu。结合波导样品的低损耗特性，这表明我们的波导样品可以用于低损耗非线性全光光子器件的制备。另外，我们还首次提出基于铜离子交换的玻璃丝波导。由于其特有的波导结构和发光特性，该波导可用于制备高灵敏度的环形谐振腔传感器和蓝绿波段的波导激光器。
LiNbO3是一种高质量的非线性光学材料。本文中提出了基于PPLN的两种类型的自诱导孤子波导。通过理论模拟和实验观察，我们发现在均匀背景下通过在入射光两个边缘处引入π位相差后产生了暗孤子，而且观察到了暗孤子中心偏移的现象；通过改变入射光脉冲空间宽度，我们观察到了稳定传输的暗孤子分叉现象。其次利用PPLN波导阵列中光克尔效应与波导阵列线性耦合效应之间的平衡原理，从理论和实验上观察到了光孤子的产生和塌缩现象。
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