摻雜鉭酸鋰及相關光波導的制作和表征.pdf

1、鉭酸鋰晶體具有與鈮酸鋰晶體相類似的電光、聲光和非線性光學效應，在多功能材料區(qū)域具有極大的應用前景，而且相比鈮酸鋰具有更高的抗光折變能力和更高的熔點使其更加有利于摻雜工程。本文主要研究了Er3+離子和Ga3+離子在鉭酸鋰晶體中的擴散特性，制備了Er3+、Ti4+共擴鉭酸鋰平面波導，探索了鈦擴散鉭酸鋰同成分和近化學計量比條形光波導的制備工藝，并對其光學性質進行了測試。
　　本文的主要工作:
　　一、研究了Er3+在鉭酸鋰晶體中的

2、擴散特性。利用棱鏡耦合儀測量了Er3+離子摻雜對基底折射率的影響，結果表明，Er3+摻雜對鉭酸鋰晶體折射率影響非常小僅為10-4量級。通過SIMS分析不同擴散條件下的Er3+離子的濃度分布，探究其擴散過程符合Arrhenius方程，獲得了包括Er3+離子在鉭酸鋰晶體中的擴散常數(shù)、溶解度常數(shù)、激活能、溶解熱等參數(shù)，并假設了一個跟Li2O組分有關的一維Fick方程來描述Er3+離子的平面擴散進程，為后續(xù)制備鉭酸鋰有源光波導器件提供了堅實的基

3、礎。后續(xù)還進行了Er3+、Ti4+在鉭酸鋰中的共擴實驗，結果表明:相同溫度下Er3+離子的擴散至少比Ti4+慢兩個數(shù)量級，并且Ti4+離子輔助Er3+離子的擴散，提出了與此相關的兩個獨立的Fick方程，將其推廣于一般物質:遷移速度快的離子可以加速遷移速度慢離子的擴散。
　　二、實驗研究了Ga3+在鉭酸鋰晶體中的擴散特性。利用棱鏡耦合儀研究了Ga3+離子對基底折射率的影響最大為3×10-4，比較不同擴散條件下Ga3+離子的濃度分布，

4、獲得了包括擴散常數(shù)、溶解度常數(shù)、激活能、溶解熱等參數(shù)。提出了一個反應其擴散過程的缺陷化學式，為進一步Ga3+摻雜鉭酸鋰光波導器件的研制提供了實驗依據(jù)。
　　三、利用鈦擴散方法制備出同成份鉭酸鋰條形光波導，在同成分波導基礎上進行富鋰VTE處理得到近化學計量比的條形光波導。利用棱鏡耦合儀表征其折射率，搭建端面耦合系統(tǒng)進行近場模式的采集，分析其組份和光學性能，發(fā)現(xiàn)前者組份為48.50mol％后者為49.50mol％，且兩者都支持TE和T