基于铌酸锂波导的光子集成设计及器件研究

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3、ｓｅｄｏｎｌｉｔｈｉｕｍｎｉｏｂａｔｅｗａｖｅｕｉｄｅｇＳｈｕｓｈｕ，ＷａｎｇＳｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎｐａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎ权ｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＰｈｙｓｉｃｓＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆｅｓｓｏｒＳｈｉｎｉｎＺｈｕｇＰｒｏｆｅｓｓｏｒＴａｏＬｉＰｈｙｓｉｃｓＩｎｓｔｉｔｕ化ＮＡＮＵＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＮａｎＣｈｉｎａ阳ｇ，Ｍａｙ，２０１６南京大学研究生毕业论文中文摘要首页用纸

4、毕业论文题目：基于镜酸键波导的光子集成设计及器件研究物理学院光学专业２０１３级硕去生姓名：王曝曝指导教师（牲名、职称）：祝世宁教授．李涛教授摘要一目前集成电路受发热、量子隧穿等影响，步提高集成度难Ｗ进，而集成光子学有一Ｓａｍｕｅ望克服这。ＡＤＩｌ困难，这使得集成光子学的应用趋于明朗公司首席技术官Ｆｕｌｌｅ「认为，集成光子学在硬件上可提供大量互联，给集成光子的发展描绘了美好的＂＂蓝图．．ｌｌｅｒｎｔｅｒａｔｅｄＯｔｃｓ。事实上１９６９年贝尔实验室ＳＥＭｉ就提出集成光学（Ｉｇｐｉ）替代集成电路，

5、，处理信息的设想。然而经过４０多年的发展集成光子器件的发展并没有达到预期的效果。发展集成光学最大的障碍是光学衍射极限的存在限制了器件尺寸，所Ｗ光子器件集成度难Ｗ提高。近些年来人们已经在基于珪、妮酸钮的集成光学研巧方一面取得些成果。这些光子器件之所Ｗ能够实现是因为珪、银酸裡的折射率比较大，很窄线宽的波导就可Ｗ对光进行很强的束缚。妮酸＂＂钮作为科学界的光学珪综合性能很优异，表现为非线性系数大，通光范围广（０．４２ｕｎＴ５．２ｕｍ），有很强的压电效应、热释电效应等，能提供多个调控维度，因此受到研究人员越来越多的青睐。尤其是非

6、线性效应可Ｗ用于产生新的频率的光或者是对其他频率的光能量进行放大，在光子器件中应用前景很乐观。相比之下，珪的通光范围ｌ．ｌｕｎＴｌ．ｅｕｍ）没有非线性等效应较小（，可Ｗ调控的维度少，在光子器件中很多功能，无法实现。所我们有理由认为未来妮酸裡光子器件有更好的发展前景。除了高束缚的介质波导外，近十几年来快速发展的表面等离激元光子学ＷｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＰｏｌａｒｉｔｏｎＳＰＰ）也给光。表面等离激元是金属与介质，子集成提供了新途径界面上自由电子集体振荡产生的电磁模式，送种模式被束缚在界面附近，模面积在亚波长尺寸，

7、能突破衍射极限，是提高光子集成度的良好选择。目前学术界已经在基于ＳＰＰ的光子开关一、光子逻辑口、光子调制器等方面取得些进展。但是ＳＰＰ应用到光子器件中有一个障碍一，它的传播损耗较大，般传播长度只有百微米量级，这意味着器件回路的尺寸被限制在这个范围之内，真正应用到光子器件甚至是光子想片中，必须解决ＳＰＰＩ损耗问题。幸运的是妮酸裡具有很强的二阶非线性效应，我们可ｗ利用光参量放大过程ａｒａｍｅｔｒｉｃａｍｌｉ（ｏｐｔｉｃａｌｐｐｆｉｃａｔｉｏｎ，ＯＰＡ）来补偿ＳＰＰ损耗，甚至是放大ＳＰＰ能量。本文从妮酸裡的非线

8、性效应出发，着重研究银酸裡光子器件中的非线性过程，在杂化波导体系中通过光参量放大补偿ＳＰＰ传播损耗。并且研究了魄酸裡波导的加工制备方