基于tilinbo_3长周期波导光栅的电光调谐超宽带滤波器的研究

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1、基于Ti:LiNbO3长周期波导光栅的电光调谐超宽带滤波器的研究AStudyonElectro-OpticallyTunableSuper-broadbandFilterBasedonLongPeriodGratinginTi:LiNbO3Waveguide学科专业：光学工程研究生：康健指导教师：张德龙教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十一月摘要长周期波导光栅(LongPeriodWaveguideGrating,LPWG)与长周期光纤光栅(LPFG)具有类似的工作原理和应用背景，例如在传感、光滤波、光强度调制等领域，二者具有各自优缺点。比较而言，长周期波导光栅在制

2、作材料、波导及光栅几何和类型方面具有巨大优势。本论文初步探究了铌酸锂光折变效应对长周期波导光栅的影响，并成功研制出基于钛扩散铌酸锂长周期波导光栅的电光调谐超宽带滤波器。本文的主要工作及成果：1.在铌酸锂晶体上利用两次钛扩散方法制作了条形阵列波导内嵌于平面波导的特殊波导结构以构成长周期波导光栅，利用棱镜耦合仪表征了波导的模式折射率据此设计出光栅周期，进一步在波导表面上制作了SiO2缓冲层和金属叉指电极，制作出LPWG器件。2.搭建性能表征系统，对所制作的长周期波导光栅的带阻特性进行表征，并进一步探究了LPWG的带阻特性包括共振波长、阻带幅度和带宽与驱动电压之间的依赖关系。3.实验

3、发现对于周期为675μm和880μm的长周期波导光栅，利用铌酸锂晶体的电光效应，其阻带幅度可在0-30dB范围内通过改变驱动电压以相近的线性系数线性可调，由于过耦合效应当驱动电压大于300V时，阻带幅度将下降。对于周期为675μm和880μm的长周期波导光栅，利用晶体的光折变效应，其共振波长也可通过改变驱动电压分别在1.1-1.3μm和1.4-1.6μm波段范围内实现160nm和200nm线性调谐。利用两个不同周期(675μm和880μm)波导光栅并行结构的电光调谐滤波器，其可在1.1-1.6μm波段范围内实现360nm的超宽带滤波。本论文工作为基于铌酸锂光波导的可调谐超宽带滤

4、波器奠定了基础。关键词：长周期波导光栅，铌酸锂光波导，可调谐滤波器，电光效应，光折变效应ABSTRACTLongperiodwaveguidegrating(LPWG)andlongperiodfibergratinghavethesimilarworkingprinciplesandapplicationssuchassensing,opticalfiltering,andintensitymodulation.Eachhasitsadvantagesanddisadvantages.Incomparison,theLPWGhastheadvantageinthechoice

5、formaterials,geometryandtypeofbothwaveguideandgrating.ThisarticlepreliminarilystudiesontheinfluenceofphotorefractiveeffectofLPWG,andsuccessfullyfabricateselectro-opticallytunablesuper-broadbandfilterbasedonlongperiodgratinginTi:LiNbO3waveguide.Themainworksandresults,1.Fabricatingaspecialwave

6、guidestructurewithstripwaveguideembeddedinaplanarwaveguidebasedonLiNbO3bytwicetitanium-diffusionmethodinordertomakeuptheLPWG,andutilizingprismcouplingsystemtomeasuremoderefractiveindexinordertodesignthepitchofLPWG,thenfabricatingthebufferlayerandinterdigitaltypeelectrodesontothewaveguidesurf

7、ace.TillthentheLPWGisfinished.2.BuildingexperimentalsystemtocharacterizetheresistancepropertiesofLPWG,andfurtherstudyingtherelationsthatrejectionbandofLPWGincludingresonantwavelength,contrast,3dBwidthdependenceofdrivingvoltage.3.Theexperimentalresu