2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、基于鈮酸鋰晶體的集成光學(xué)器件具有良好的光學(xué)性質(zhì)。鈦擴散鈮酸鋰光波導(dǎo)的損耗低、導(dǎo)波性能良好,摻鉺鈮酸鋰晶體具有很好的光吸收和發(fā)射特性。從電光以及溫度感應(yīng)器件的角度來講,鈮酸鋰器件通常工作在外加電場或者溫度不斷變化的環(huán)境中,因此研究環(huán)境電場與溫度對鈮酸鋰器件光學(xué)性質(zhì)的影響具有一定理論以及實踐意義。本論文首先研究了z切同成分鈦擴散鈮酸鋰條形光波導(dǎo)在不同的電場強度作用下,光波導(dǎo)的傳輸特性。其次,探討了x切摻鉺鈮酸鋰晶體在不同的溫度作用下,鉺離子

2、的頻率上轉(zhuǎn)換熒光特性。
  本論文主要有以下工作:
  一、搭建測量系統(tǒng),表征外加電場作用下電場強度幅值與光波導(dǎo)傳輸特性之間的關(guān)系。首先運用功率計記錄在不同電場強度下光強的輸出值,發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象:電場強度從0到150V/mm變化的過程中,輸出光強從-30dBm衰減到環(huán)境噪聲量級,此時在電場的反方向調(diào)整耦合光纖位置,可以使輸出光強逐漸恢復(fù)至-30dBm附近。運用端面耦合系統(tǒng)結(jié)合CCD記錄在不同電場強度下光波導(dǎo)的近場模式圖樣,發(fā)現(xiàn)

3、如下現(xiàn)象:電場強度從0到150V/mm變化的過程中,模斑強度不斷減弱直至消失,此時在電場的反方向上調(diào)整耦合光纖位置,可以重新觀測到模斑,模斑強度接近在無電場作用下的模斑強度,通過擬合發(fā)現(xiàn)這時的模場分布仍然保持深度上的厄密高斯分布、寬度上的高斯分布。分析實驗現(xiàn)象得知在外加電場的作用下,鈮酸鋰晶體表面發(fā)生了逆壓電效應(yīng),導(dǎo)致光波導(dǎo)的模場分布在電場的反方向上不斷發(fā)生平移,同時它的分布形式與模場尺寸保持不變,這種平移導(dǎo)致耦合光纖與光波導(dǎo)的模場匹配

4、程度減小,造成耦合損耗增加,因而模斑強度下降。當(dāng)在電場的反方向上調(diào)整端面耦合系統(tǒng)時,耦合光纖與光波導(dǎo)的模場重新匹配,達(dá)到最佳耦合,因此模斑強度得以恢復(fù)。
  二、搭建測量系統(tǒng),研究溫度對鉺離子的上轉(zhuǎn)換熒光強度的影響。分析摻鉺鈮酸鋰晶體980nm的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜圖樣,得知隨著溫度的升高,摻鉺鈮酸鋰晶體的峰值與積分上轉(zhuǎn)換光強均會發(fā)生衰減,在溫度從21℃到57℃的變化過程中,對于所發(fā)射的波長為530nm,560nm和670nm的光來說,

5、上轉(zhuǎn)換強度分別下降了26%,42%,34%,對溫度具有較高的敏感性。這說明利用所發(fā)射的530nm,560nm和670nm光設(shè)計溫度傳感器是可行的。此后通過實驗驗證了摻鉺鈮酸鋰晶體的中紅外發(fā)射光光強與溫度變化之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)在溫度從24℃到54℃的變化過程中,峰值發(fā)射強度減少了約78%,是綠色上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射強度變量的一倍,說明摻鉺鈮酸鋰晶體的中紅外發(fā)射具有更好的溫度敏感特性,中紅外發(fā)射強度隨溫度改變量較大,因此比綠色上轉(zhuǎn)換熒光更適合用于制

6、作溫度傳感器。
  通過上述分析發(fā)現(xiàn),在外加電場的作用下,光波導(dǎo)的模場分布會沿著平行于外加電場的方向發(fā)生平移。此外,通過改變光波導(dǎo)的外加電場強度幅值,同時保持端面耦合系統(tǒng)中耦合光纖與光波導(dǎo)的相對位置,可以實現(xiàn)光強輸出從最大值到趨近于零的調(diào)制,使光強趨近于零所需的最低外加電場強度是150V/mm,這種光強調(diào)制過程類似于光開關(guān)效應(yīng),因此通過改變光波導(dǎo)的外加電場來制作光開關(guān)器件在一定程度上是可行的,本課題對于未來進一步探究光波導(dǎo)型強度調(diào)

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