【摘 要】
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铌酸锂表面折射率的调控与表征技术是制作光波导、光频转换、电光调制等光电器件的重要支撑技术。激光直写和质子交换技术已广泛应用于上述集成光学制备领域,但传统激光直写
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铌酸锂表面折射率的调控与表征技术是制作光波导、光频转换、电光调制等光电器件的重要支撑技术。激光直写和质子交换技术已广泛应用于上述集成光学制备领域,但传统激光直写技术通常无法实时读取折射率原位信息,而传统质子交换技术对折射率的空间选择性控制一般需要镀膜、光刻等繁琐工艺。因此,基于激光直写和质子交换的折射率调控和表征技术显然需要被进一步的发展和完善。本论文提出了实时激光直写和光控质子交换技术,并利用这两种改良技术进行了一系列的调控和表征研究。首先,我们针对透射和反射两种配置搭建了用于折射率调控和表征的实时激光直写实验系统,并对相应的光学偏振系统进行了理论计算。我们在透射配置下对光折变的铌酸锂标样进行二维扫描表征,并根据相位延迟量测得了折射率之差空间分布,验证了系统的可靠性。我们在反射配置下利用聚焦光场在铌酸锂表面产生折射率变化,同时借助光学系统实时反馈的折射率原位信息来调整曝光时间和移动速度,实现了铌酸锂表面折射率的精准调控以及点、线表面折射率微结构的制备。我们对调控后的铌酸锂表面进行二维扫描表征,验证了折射率微米级调控的效果。其次,我们搭建了一套光控质子交换实验平台,通过光辅助质子交换技术实现了c切和y切铌酸锂样品表面折射率的空间选择性调控。并采用显微红外光谱Mapping、共聚焦拉曼对样品表面质子分布进行了测量,同时还通过光学和电子显微镜对光学表面形貌进行了表征。实验结果表明:质子分布强烈依赖于光强分布,此外y切铌酸锂比c切铌酸锂更加脆弱,出现了很多c轴取向的微裂纹,而微裂纹的范围和大小可以由实验参数来调节,之后我们又采用两种配置对质子交换后的样品进行二维扫描表征,验证了光控质子交换对铌酸锂表面折射率的空间选择性改变。
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