飞秒激光直写融石英光波导的工艺研究

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1、万方数据中图分类号UDCTN249621硕士学位论文学校代码10533飞秒激光直写融石英光波导的工艺研究ResearchonprocessparametersoffIusedsilicaopticalwave2uidedirectlvwrittenbv0ptlCalwaVegUlnenlreCtlyWrlttenbyf．emtosecondlaser作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：王少清机械工程飞秒激光微纳制造机电工程学院段吉安教授孙小燕副教授论j⋯期一一一哗中南大学二。一四年五月万方数据学位论文原创性

2、声明本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：日期：喜。。≯年J月，b日，学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印

3、件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：导师签名万方数据飞秒激光直写融石英光波导的工艺研究摘要：近年来光通讯的快速发展推动了集成光学的发展，作为集成光学的主要元件，光波导器件在信息的获取、传输和处理上具有十分重要的应用价值。光波导的加工属于微纳加工的范畴，目前，微纳制造技术高速发展，与离子交换、离子注入和气相淀积等其它成熟的制作工艺相比，飞秒激光加工可实现三维加工，被广泛应用于光学器件的加

4、工中。目前光波导集成光路的发展还落后于光纤的发展，因此加大光波导器件的集成度研究，研发新的加工方法，优化波导加工的工艺参数，提高其传输性能将有利于推动集成光学器件的进一步发展。论文首先理论分析了激光束腰半径与瑞利长度及透镜数值孔径的关系，使用300．350岬的狭缝对激光通过透镜聚焦后的激光光斑进行整形，搭建实验系统利用CCD实现对激光聚焦光斑与加工深度的精确控制，研究了光波导损耗的类型和产生的机理，并分析了光波导传输损耗的几种测量方法及其优缺点，运用l、厦A=rIAB软件编写程序代码，对聚焦后的光波导散射光图像进行处理，并计算出波导的传输

5、损耗。随后研究了飞秒激光经过聚焦透镜后光束的束腰半径和激光焦斑处的峰值强度以及它们之问的关系，计算出激光在不同数值孔径、加工能量和加工速度下对应的峰值能流密度并研究其对光波导制备和损耗的影响。实验结果表明，当聚焦透镜的数值孔径为0．25，激光功率为6mW，加工速度为45．60州s时，加工的光波导传输性能较好，传输损耗低于．0．2dB／cm。图48幅，表2个，参考文献65篇关键词：飞秒激光；光波导；数值孔径；传输特性；损耗测量；峰值能流密度分类号：TN249Ⅱ万方数据Researchonprocessparametersoffhsedsil

6、icaopticalwaveguidedirectlywrittenbyfemtosecondlaserAbstract：ThefastdevelopmentofopticalcommunicationinrecentyearhasfacilitatedtlleadvaJlcememof血egratedoptics．OpticalwaVeguidedevices'beingthemaincomponentSofimegratedoptics，haVefoundbroadapplicationsinobtaining，transfemng，

7、a11dprocessingsig工1als．Onmeonehand，thefabricationofopticalwaveguideusuallyrequiresmlcr0-nano’scalemanipulation．Thus，comparedtothe仃aditionaltechnicssuchasv印ordeposition，ionexchange，aJldion沛pl删眦ion，flemtosecondlaserprocessing，whichist王1emostimportanttechllicsinmicro-nano-吼i

8、tsf．abrication，hasbeenwidelyusedtof．abricateopticalwaVeguidedeVices．Ont11eotllerhand，integratedo