用于集成光學(xué)的稀土摻雜的鈮酸鋰晶體的制備.pdf

1、用于集成光學(xué)的稀土摻雜的鈮酸鋰晶體的用于集成光學(xué)的稀土摻雜的鈮酸鋰晶體的制備制備FabricationofrareearthdopedLiNbO3crystalfIntegratedOptics學(xué)科專業(yè)：光學(xué)工程研究生：張文柱指導(dǎo)教師：張德龍教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一二年十二月摘要稀土摻雜鈮酸鋰晶體（RareearthdopedLiNbO3）不但具有鈮酸鋰晶體的良好的電光、聲光、非線性特性，而且具有稀土離子的激光特性，所

2、以它是集成光學(xué)中光有源波導(dǎo)器件基底的理想材料。本文研究了Tm3在同成份鈮酸鋰晶體的擴(kuò)散特性以及Tm3摻雜對鈮酸鋰晶體基底的折射率影響以及Li2O組份的影響。以若干X切和Z切同成份鈮酸鋰為基片，分別鍍上1531nm的Tm膜，之后分別在10301130℃溫度下熱擴(kuò)散2070小時。熱擴(kuò)散之后，在1311和1553nm波長下對晶體表面鍍過Tm3和沒有鍍過Tm3的部分分別進(jìn)行折射率測量進(jìn)而得到晶體表面的Li2O組份。結(jié)果顯示，和Ti4摻雜相比，T

3、m3摻雜對鈮酸鋰晶體折射率變化的影響非常小的。鈮酸鋰晶體表面鍍過Tm3和沒有鍍過Tm3的部分Li2O組份是相同的。Li外擴(kuò)主要由擴(kuò)散溫度決定。在1100℃下，Li外擴(kuò)并不嚴(yán)重。而在1130℃30h的擴(kuò)散使鈮酸鋰晶體Li2O組份減小了0.20.3mol%。利用二次離子質(zhì)譜對Tm3分布及其擴(kuò)散性進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，擴(kuò)散的Tm3離子呈余誤差函數(shù)，通過計算獲得了Tm3在鈮酸鋰晶體中的擴(kuò)散系數(shù)、擴(kuò)散常數(shù)、激活能、溶解度、溶解度常數(shù)、溶解熱這些參數(shù)

4、。本文同時研究了Tm3和Er3共摻在同成份鈮酸鋰晶體的擴(kuò)散特性以及Tm3和Er3共摻對鈮酸鋰晶體基底的折射率影響以及Li2O組份的影響。利用和前文相同的研究方法，以若干X切和Z切同成份鈮酸鋰為基片，先后鍍上2040nm的Tm膜和Er膜，之后分別在10301130℃溫度下熱擴(kuò)散2070小時。結(jié)果顯示，和Ti4摻雜相比，Tm3和Er3摻雜對鈮酸鋰晶體折射率變化的影響非常小的。Li外擴(kuò)主要由擴(kuò)散溫度決定。利用二次離子質(zhì)譜對Tm3和Er3分布及