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《吉林大学》 2005年
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用溶胶—凝胶和紫外写入技术制备阵列波导光栅器件基础研究

李爱武  
【摘要】:本论文的主要工作是研究溶胶-凝胶法制备的掺杂锡的二氧化硅材料的紫外光敏性和光致折变效应以及由此提出的紫外写入阵列波导光栅器件的相关基础工作。首先简要介绍了波分复用技术,对硅基光波导结构与器件和平面集成光波导器件做了概括介绍。其次分析了平面光波导理论,利用有效折射率法并结合本论文的实验工作,设计了反应离子刻蚀型和紫外诱导型矩形光波导单模传输的结构。在实验上,利用溶胶-凝胶法制备出了表面质量较好,适用于制作光波导的硅基二氧化硅材料;着重研究了锡的掺杂与折射率的变化规律,制备了不同掺杂量的二氧化硅材料,并利用工作波长为248nm的KrF准分子激光研究了掺锡的二氧化硅材料的光敏性,制备的掺杂材料在紫外光的照射下,光致折变相对量达到了0.69%,其消光指数保持在10~(-6)量级,这一折变量处于目前相关实验的国际水平;讨论了不同实验条件对光致折变量的影响,分析了紫外光致折变的机理。基于这种材料的紫外光敏性,我们提出了采用紫外写入技术在二氧化硅平面波导上直接写入AWG器件的新的制作工艺,设计了工艺流程和基本参数,提出了一些可能的优化措施;申请了相关专利并获得批准。在紫外曝光掩模板的制作方面也有了重要突破,自行设计并制作出用于KrF紫外曝光的镀铬(Cr) 的石英振幅掩模板, 摸索了掩模板的阈值能量密度在1530mJ/cm~2/pulse,并利用该振幅掩模板在1460mJ/cm~2/pulse,9Hz和15分钟的条件下,成功地在SiO_2平面波导上紫外写入了50μm+50μm的光栅,且观察到了明显的衍射光斑图样。这一成果说明,我们在向实现紫外写入AWG技术迈出了重要的一步。
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