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无电极M-Z型干涉仪式LiNbO_3集成光波导电场传感器

冯雷  
【摘要】: 20世纪以来,随着信息技术的高速发展,由于电载体的限制,现有的信息容量和速度已远远不能满足要求。由于光的速度和频率的优势,为提高信息的传输速度和载波密度,信息的载体由电到光是发展必然趋势。而作为光通信技术迅速发展的产物,光波导传感器也得到了迅速的发展,目前已有成熟的器件在国际上得到广泛的应用。 作为本课题,研究的是无电极M-Z型干涉仪式集成光波导电场传感器,有着与其它传感器不同的特点。它的研究任务,主要包括了基本理论的研究,特别是线性电光效应引起的波导折射率变化的研究,传感器的设计、制作和传感器的调试与测试三个部分。 基本理论的研究就是根据光波导基本理论(主要包括麦克斯韦方程、菲涅尔法线方程、椭球折射率方程等),对LiNbO_3晶体中正常型波导和反转型波导的折射率和电光张量进行分析,然后当有外加电压时,所引起的正常型波导和反转型波导折射率变化的不平衡性而产生的电光效应而进行研究。 传感器的设计是以光波导基本理论为基础,设计了光波导的长度与宽度,以及设计了钛扩散的宽度和扩散深度,并以此制作了掩膜板,然后在制作中以集成光学器件的制作工艺为基础,制定了该传感器的制作工艺流程,指出了工艺过程中的注意事项,尤其是在钛扩散和质子交换中的工艺过程,并加以分析。 最后在传感器制作完成后,对器件的插入损耗和直流特性进行了测试和分析,并讨论了器件的交流特性,从而验证了反转理论的正确性以及将反转特性应用于传感器是可行的。 全文对无电极M-Z式干涉仪式集成光波导电场传感器进行了研究,不仅对反转型波导折射率变化的研究具有重要意义,也为传感器的研究提出了一个新的思路,同时为实现高频无线通信提供了可能性。


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