无电极M-Z型干涉仪式LiNbO集成光波导电场传感器

摘要

作为该课题,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.

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主要中英文符号对照表

第一章引言

1.1研究背景

1.2课题的总体设计概述

1.2.1集成光学调制器

1.2.2带电极的M-Z干涉仪式波导调制器

1.2.3无电极的M-Z干涉仪式波导电光传感器

1.3论文的基本结构及主要内容

第二章线性电光效应引起的波导折射率变化分析

2.1电光调制原理

2.1.1折射率椭球

2.1.2电光效应

2.1.3晶材的选取

2.1.4晶轴的选取

2.2正常型和反转型波导电光效应的分析

2.2.1 LiNbO3晶体折射率变化的分析

2.2.2反转型LiNbO3晶体的电光张量的推导

2.3数值仿真计算结果及分析

第三章无电极传感器的设计与制作

3.1无电极传感器的设计

3.2无电极传感器制作的工艺过程

3.2.1介质晶片的清洗

3.2.2蒸钛过程

3.2.3光刻过程

3.2.4钛扩散

3.2.5质子交换与退火

3.2.6研磨与抛光

3.2.7光纤的耦合

3.3器件制作过程的总结

第四章无电极传感器的测试

4.1光波导插入的损耗测试

4.2波导的传感特性

4.2.1波导的直流特性

4.2.2波导的交流特性

4.3器件的性能分析

第五章结论与展望

参考文献

致谢

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