光折变多重体光栅写入方法及其应用研究

摘要

光折变光栅具有体积小、制作简单、易擦除、可以实时处理、衍射效率高、温度响应小、可以进行窄带滤波等优点,其在波分复用系统和光集成方面有着潜在的应用前景.而光折变LiNbO<,3>:Fe晶体具有良好的电光、声光以及非线性特性,且在现有的通信窗口1550nm波长处几乎没有光吸收,对光的敏感性很小,是光折变光栅应用于光通信系统的首选材料.该文主要从理论上分析了光折变光栅的形成机理和多重光折变体光栅的滤波原理,并从实验上探讨了在LiNbO<,3>:Fe晶体中写入光折变体相位光栅的方法及其在波分解复用系统的应用.具体内容如下:①从光折变效应出发阐述了光折变光栅的形成机理,以光折变体光栅的耦合波理论为基础,讨论了光折变晶体中光折变光栅的衍射效率和波长选择性等问题.进而探讨了体光栅的角度复用技术和多重体光栅写入过程中的曝光技术,用循环曝光法在10×10×10mm<'3>的块状晶体中成功地写入了8重衍射效率相近的光折变体光栅.最后从体全息理论出发,结合布拉格条件,讨论了多重体全息相位栅的滤波原理.②从实验上探讨了利用光辐照法在LiNbO<,3>:Fe晶体中写入单个体光栅的最佳写入条件.分别观察到了写入光束夹角不同时光栅的拉曼-奈斯衍射和布拉格衍射现象,并对双光束夹角为60°时写入光栅的波长选择性及衍射效率与入射光偏振态的关系进行讨论.③对透射体全息光栅在读出过程中的布拉格漂移现象进行了理论和实验分析,得出在该实验条件下,当写入光强比为1:1时可以很好地抑制布拉格漂移现象的发生.④利用在LiNbO<,3>:Fe晶体中形成的体全息光栅优良的波长和角度选择性,实现了对激光二极管输出波长的测量.通过对10×10×10mm<'3>块状LiNbO<,3>:Fe晶体中用角度复用技术写入的8重体光栅的衍射特性分析,证实了光写入多重体光栅应用于波分复用系统的可行性.进而制作了双波长波分解复用器分别实现了对相同方向入射的635nm和650nm两束光、635nm和632.8nm两束光的有效分离.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1体全息技术

1.2光折变效应

1.2.1光折变效应及其特点

1.2.2光折变材料

1.2.3光折变效应的应用

1.3对光折变光栅的研究进展

1.3.1多重光折变光栅的编码技术

1.3.2光折变材料中信息的记录与固定

1.4波分复用系统的发展和应用

1.3.1波分复用系统概述

1.3.2波分复用系统的现状

1.3.3波分解复用器件

1.5本文的主要工作

第2章光折变体全息理论

2.1体全息图的基本特性

2.1.1体全息图的记录与波前再现

2.1.2体全息图的几何结构与布拉格衍射

2.2光折变光栅

2.2.1光折变效应

2.2.2光折变光栅的形成

2.3体光栅的耦合波理论

2.4体光栅的角度和波长选择性

2.4.1水平角度选择性

2.4.2垂直角度选择性

2.4.3波长选择性

2.5基于体全息光栅的角度复用技术

2.6光折变多重体光栅的写入与擦除特性

2.6.1光折变体光栅的写入与擦除

2.6.2光折变光栅曝光方法

2.7光折变多重体全息滤波理论

本章小结

第3章光写入光折变体光栅的实验研究

3.1单个光折变体光栅的写入

3.1.1双棱镜干涉法

3.1.2马赫—曾德干涉法

3.1.3实验结及其讨论

3.2透射体全息光栅的布拉格漂移现象

3.3多重光栅的写入与读出

本章小结

第4章光折变体光栅应用研究

4.1利用体光栅测量激光二极管输出波长

4.2光折变多重体光栅在波分复用系统中的应用

4.3双波长解复用器的设计

本章小结

第5章结论与展望

5.1本文总结

5.2前景与展望

5.3今后工作的建议

参考文献

在攻读硕士期间参加科研项目和完成学术论文情况

致谢

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