铜离子交换单步掩埋BK7玻璃波导的制备与表征

利用Cu离子交换技术制备了BK7玻璃平面光波导,在6328nm波长下,用棱镜耦合技术测量出所制备波导的有效折射率,利用反WKB方法计算并确定了平面光波导的折射率分布,通过对折射率分布进行函数拟合,发现离子交换后的样品折射率分布近似符合改进后的高斯分布,样品的折射率分布似乎是一个掩埋波导的折射率分布,求出所制备玻璃平面光波导在570℃的扩散系数De≈12133×10-14m2s。同时,对所制备波导进行了电子显微镜(EMS)和次级离子质谱(SIMS)测试,得到了铜离子在玻璃表面的浓度分布,从而证明了实验所得到的BK7玻璃平面光波导是掩埋波导。这种掩埋平面波导是由单步Cu离子交换技术得到的。     

Cu离子交换波导的制备和折射率分布的表征

用Cu离子交换技术制备了玻璃平面光波导,利用IWKB法与离子浓度计算折射率的方法结合,得到了Cu 和Cu2 相对应的折射率分布.当离子交换深度较深时,折射率变化主要是由Cu 引起,且折射率变化较小;而当深度较浅时,折射率变化则是由Cu 和Cu2 共同作用的结果,而Cu2 的对折射率变化的贡献集中在玻璃表面.通过离子浓度计算得出5 min交换时间的折射率分布呈现准梯度折射率分布形状,而随着离子交换时间的增加所制备的平面波导通过棱镜耦合无法测到波导模式,这可能是由于波导表面折射率下降所致,其机理可能是由于Cu 的外扩散和大离子直径的Cu2 在玻璃表面附近产生的应力在高温下退火被释放的共同结果.     

Cu离子交换过程对制备玻璃平面光波导特性的影响

用Cu离子交换技术,制备了soda-lime玻璃平面光波导。通过棱镜耦合技术测量了波导的有效折射率,用反WKB方法拟合得到了平面波导的折射率分布。研究发现,离子交换时间和温度2个可控的制备参数对制备的玻璃平面波导特性有较大影响,随着离子交换时间和温度的增加,波导的模式数和波导深度并非随之单调增加,波导模式数随着离子交换时间的增加先增加而后减小,而适当的离子交换时间可以使制备的波导具有最大的模式数和波导深度,且在该条件下增加离子交换温度可以提高Cu离子交换波导的蓝-绿发光强度,宽带发光中心波长在520 nm附近,发光强度取决于样品中Cu+的浓度以及Cu2+的影响。     

Y分支3维光波导横截面折射率分布

为了实现一个表达式同时反映Y分支光波导在纵横两方向上的折射率分布,通过对玻璃结构和离子交换过程进行分析,采用逆向分离变量法提出了基于横向和纵向两个方向折射率分布函数乘积的横截面折射率分布函数,并利用MATLAB软件对优化结果进行了编程模拟。利用Tl+-Na+离子交换法在BK7玻璃基底上制备了Y分支12型3维光波导,利用雅明干涉法对光波导横截面的折射率分布进行了测量。结果表明,利用改折射率分布函数模拟得到的Y分支光波导横截面折射率分布与雅明干涉法实验测得的结果吻合。该改进型折射率分布函数可以对Y分支光波导横截面折射率分布进行模拟,能准确快捷地对Tl+-Na+离子交换Y分支3维光波导横截面折射率分布进行重建。     

离子交换单模玻璃平面波导折射率分布的确定

用Ag-Na离子交换技术制备了玻璃平面波导.求解扩散方程得到Ag离子在玻璃内部浓度分布.使用一次多项式模拟的方法求解折射率变化与Ag离子浓度变化之间的关系,从而得到了单模平面波导的折射率分布,并验证其与同等实验条件(离子交换时间除外)的多模波导获得的折射率分布函数基本一致.     

MeV He+离子注入氧化锌晶体光波导特性研究

用能量为2.0 MeV剂量为2×1016 ion/cm2 He+离子室温下注入到z切的氧化锌晶体中形成光波导.退火前后用棱镜耦合法在633 nm激光波长下测量波导的暗模特性,发现在空气中经过适当退火后暗模消失,说明晶格损伤减少,进一步的退火处理有可能使晶格损伤完全恢复.用TRIM ′2003程序模拟了2.0 MeV He+离子注入到氧化锌晶体的过程,得到氧化锌损伤分布与穿透深度的关系曲线,并利用反射计算法重构了离子注入波导的折射率分布, 发现在波导区折射率增加,在离子射程的末端有一个折射率降低的光学位垒,结果还显示折射率分布曲线与损伤分布曲线非常相似,这充分说明核碰撞所造成的晶格损伤是形成光波导的主要原因.     

渐变折射率分布MMI型光功分器的研制

以离子交换玻璃波导为例详细分析了渐变折射率分布波导中的自镜像效应,并完成了1×8渐变折射率分布MMI光功分器的设计和特性分析。在理论分析和设计的基础上完成了器件的制作,包括在国产K9光学玻璃上利用K+-Na+离子交换技术和以苯甲酸为交换源在铌酸锂基片上利用质子交换工艺分别完成1×8MMI光功分器的制作。测试表明器件基本实现了光均分功能。     

离子交换玻璃波导的模型分析

对采用BK7玻璃并经过K+ Na+ 二次离子交换法制备的波导 ,用数值求解分析了一次和二次离子交换所形成的折射率分布 ,并分析了影响折射率变化的原因。     

电场辅助离子交换制备玻璃光波导

使用电场辅助离子交换和热离子交换技术在玻璃基片上制作了平板波导。实验结果表明,这两种方法制作的波导的有效折射率分布不同,电场辅助离子交换技术制作的波导有效折射率呈近似阶跃型分布,而热离子交换制作的波导有效折射率分布为渐变型。经数值计算发现,近似阶跃型折射率分布的波导对光场限制得更好,更适用于制作有源光器件和集成光器件。     

两步离子交换低损耗光波导功分器的研制

报道了在热扩散条件下两步离子交换玻璃光波导功分器的理论分析、样品制作和实验测试.为了便于定量分析,采用了一种上升反正弦S型分支光波导系统的物理模型,得到了在热扩散条件下两步离子交换光功分器波导区的归一化折射率分布和在不同交换时间所形成的玻璃波导折射率分布.在此基础上,设计和制作出第一步采用含Tl 纯熔盐Tl2SO4与玻璃含Na 进行离子交换形成表面下半圆形波导,再把该波导表面脱钛膜放入含Na 熔盐NaNO3中进行第二步离子交换形成掩埋式圆形波导光功分器,实现插入损耗为0.15 dB和分光比为50:50的上升反正弦S型玻璃光波导功分器.     

Stress-induced index change for K+-Na+ ion exchange in glass

The index change and birefringence resulting from K+-Na+ ion exchange in glass are shown to be mainly due to induced surface stresses. The importance of this fact with regard to the fabrication of optical waveguides is discussed.     

玻璃基多模波导光功分器的研制

利用Ag+-Na+电场辅助玻璃基离子交换技术制作了低损耗的掩埋多模波导,并在此基础上研制了多模波导光功分器.测试分析了多模波导和光功分器的损耗和偏心率特性.所研制的多模直波导传输损耗小于0.1dB/cm,所制作的1×2的多模波导光功分器附加损耗小于1.3 dB.     

Influence of Ag+-Na+ ion-exchange equilibriumon waveguide index profiles

The Ag⁺-Na⁺ ion-exchange process in a soda-lime silicate glass was studied at 330° as a function of composition of AgNO₃-NaNO₃ melt, mixing condition, and exchange time. The concentration profile of silver in glass was measured by atomic absorption spectroscopy and SEM technique. The surface index change and the index profile were determined from mode index measurement. Ion-exchange was modeled by an ion-diffusion limited process in the glass with an equilibrium chemical reaction at the melt-glass interface. A large value of 75 for the equilibrium constant at low-silver melt concentrations (<10^-2 mole fractions) shows that uptake of silver in glass varies in highly nonlinear fashion with the melt concentration. The results provide boundary conditions necessary for solution of the diffusion equation and design of single-mode waveguides     

用废旧锂离子电池制备Cu2+掺杂钻铁氧体

以废旧锂离子电池为原料,柠稼酸为凝胶剂,采用sol-gel法制备出一系列Cu2+掺杂钴铁氧体Co1-xCuxFe2O4,研究了Cu2+的掺杂量对钴铁氧体微观结构和晶态的影响.结果表明:用废旧锂离子电池可以制备出磁性能优良的Cu2+掺杂钴铁氧体;最适宜的Cu2+掺杂量x=0.15,制得的样品的饱和磁化强度Ms为65.41...     

P~+-N-N~+功率二极管零输入态反向电流峰值研究

从半导体器件物理角度出发,分析了P+-N-N+功率二极管零输入态下正向恒定电流IF与反向电流峰值IRM的解析关系。根据误差函数与初等函数的近似关系,推出简约解析关系式:(IRM/IF)=a+b×ln(IF+1)。在检测电路中引入反向平衡电流源,利用仿真软件Silvaco-Atlas获得瞬态仿真实验数据。通过Matlab软件对实验数据进行拟合分析,并对简约式适用范围和相关结论进行了验证。研究结果对P+-N-N+功率二极管的应用和相应电路系统的可靠性具有指导意义。     

TVPON＋TVPCN＋EPON＋EPCN技术的实践应用

利用TVPON＋TVPCN＋EPON＋EPCN技术在有线广播电视网络中的完美结合,既实现了传统的广播式大容量信息的下行传输,又实现了互联网接入的双向宽带功能,并对接入网中的有源设备进行全程全网管理。     

As~+、Si~+双注入GaAs瞬态退火的行为

研究了不同能量、剂量As~+、Si~+双注入于SI GaAs中,As~+注入对注Ss~+有源层的影响.首次给出了双注入样品瞬态退火后有源层的激活率和载流子迁移率,退火前后材料的沟道谱.实验表明,As~+、Si~+双注入样品比Si~+单注入样品在较低退火温度下就能激活Si~+,在适当高温下能得到性能良好的有源层.     

Channel waveguides in glass via silver-sodium field-assisted ion exchange

Multimode channel waveguides were formed by field-assisted diffusion of Ag+ ion from vacuum-evaporated Ag films, into a sodium aluminosilicate glass reported to yield high diffusion rates for alkali ions. Two-dimensional index profiles of channel waveguides formed by diffusion from a strip aperture were controlled by means of diffusion time, temperature, and electric field. The diffusion equation for diffusion through a strip aperture in the presence of a one-dimensional electric field was solved. Its solution was in agreement with measured concentration profiles:frac{C(x,y,t)}{C_{0}} = frac{1}{2} { erf (frac{a - x}{2sqrt{Dt}}) + erf (frac{a + x}{2sqrt{Dt}})}.frac{1}{2} { erfc (frac{y - muE_{y}t}{2sqrt{Dt}}) + e^{(yE_{y}/D)} erfc (frac{y + muE_{y}t}{2sqrt{Dt}})}Diffusion coefficients in this aluminosilicate glass were determined to beD =(2.41 times 10^{-13}) (frac{m^{2}}{s})).exp (frac{-3.1 times 10^{4}frac{J}{mol}}{RT})Diffusion coefficients were higher (between 150°C and 300°C) than those of a low-iron soda-lime silicate glass "standard" also studied, for which diffusion coefficients wereD =(3.28 times 10^{-13} (frac{m^{2}}{s})).exp (frac{-3.6 times 10^{4}}{RT} (frac{J}{mol}))This difference in diffusion coefficients is due to the higher activation energy of diffusion in the soda-lime silicate glass. The Gladstone-Dale relation was used to calculate the maximum possible refractive index change via Ag+-Na+ ion-exchange for each type of glass. The maximum index change in the sodium aluminosilicate glass is found to be about 65 percent of that in the soda-lime silicate glass.