长春理工大学摘要
在光纤通讯和光纤陀螺光集成回路系统中使用的集成光路都必须 绝密武器电影
在单一偏振态工作，因此，精确控制光波导中光波的偏振态是系统正常工作的首要条件。利用质子交换波导中寻常光折射率减小，非寻常光折射率增大这一特性，制作出具有偏振选择性的质子交换波导偏 振器。该器件因其尺寸小，偏振消光比特性好，抗电磁干扰强，便于与
其他光波导器件集成而日盏受到重视。基于对商品质偏振器件的需求, 本文设计并研制出.波段质子交换波导偏振器，其偏振
消光比大于，偏振插入损耗小于.，达到了集成光路中对器件
的偏振要求。
该质子交换波导偏振器在衬底上采用质子交换与钛扩散相
结合的方法制作。为了得到尽可能高的偏振消光比和尽可能低的偏振插入损耗，本文对钛扩散波导和质
子交换波导的宽度，厚度和长度等尺寸以及钛扩散波导和质子交换波导的工艺过程进行了探讨与研究。将质子交换波导位于钛波导正中间，构成结构，从而使器件具有最小的
损耗。在偏振器尺寸上进行了理论计算和优化设计，使能量耦合和模式耦合处于最佳状态，从而降低了器件整体的插入损耗。同时采用提高折射率增量和扩展模式阶数来提高器件的消光比。
对制作的器件进行了消光比和插入损耗测量，其消光比大于,
偏振插入损耗小于.，这一结果对光纤通信，光纤陀螺和光传感技术中光无源器件的应用提供了理论和实验方面的数据和资料。关键词：光波导偏振器设计与研究消光比插入损耗 ,
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:Ⅱ长春理工大学硕士或博士学位论文原创性声明
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作者签名：锚§鹚皇堕净土月尘日
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作者签名：彗趟童塑年玉月尘醴
指导导师签名：碰速翻年办三盔第一章绪论
§.
引言
上世纪年代，随着微波、激光、半导体、薄膜光学和集成电路 与技术的迅速发展，逐渐形成了集成光学的雏形。当时有很多名称，如“集成光路”、“光集成”、“集成光学信息处理器”等。年美
国贝尔实验室的..首先提出了“集成光学”
的概念。年, .和丸提出了在同一半导体衬底上同
时集成光器件和电子器件的构想。从那时到现在，集成光学无论在理论与应用方面都得到了长足的发展。现在的“集成光学”已经不再是当初把几个光学元件集成在一起的简单概念，而是一个集光学、激光、微电子学、光电子学、通讯、薄膜技术等为一体的独立的边缘学科。随着信
息高科技时代的到来，在“集成光学”自身理论、材料、工艺、器件及应用等诸方面飞速发展的同时，
又不断地从光学、激光、微电子学、光电子学、通讯、薄膜技术等相关学科的发展中汲取丰富的营养，使得“集成光学”日益充满活力和生机，成为世纪诸多新兴边缘学科中一颗
耀眼的新星。
目前“集成光学”的概念涵盖广泛的内容。从集成方式上划分，可
分为光子集成和光电集成；从集成形式上划分，可分为单
片集成和混合集成。所谓单片集成，是指在半导体或光学晶体衬底上, 只经过制作工艺，把所有元件集成在一起。而混合集成，是指用不同的
制作工艺制作一部分元件以后，再装在半导体或光学晶体衬底上。从研究内容上划分，可将其划分为导波光学和集成光路两部分。导波光学主要研究光在波导介质中的产生、耦合，传播和损耗等物理现象和性质, 以及与之相应的光波导器件，比如光耦合器、光路分支器及合波器、光开关、光放大器、光调制器等。集成光路主要研究如何把各种光波导器件集成在同一衬底上，形成具有一定功能的微型光学系统，以改进和提
高这些微型光学系统的性能。目前的集成光学器件种类繁多，新器件、新工艺层出不穷，应用也日益广泛，它们不断丰富着“集成光学”的内涵。
集成光学在工业，军事、经济等各个领域内都有广泛的应用，但主
要应用在以下几方面:.通讯与光网路;.光子计算机;.光信息处理
器、光传感器等。§.铌酸锂光波导的研究进展
近年来，光纤通讯和航空领域的广泛应用极大地推动了光波导集成
光学与技术的发展，铌酸锂晶体作为一种铁屯体，是集成光学
最常用的无机介电体材料。因其具有较高的电光、声光及非线性光学系数；材料的化学性能稳定；晶体生长成本低；易于生长出大尺寸的单晶
等特点，故广泛用于制备各种光波导器件。
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目前，在晶体上制备光波导主要有两大类。一类是钛功
扩散光波导，它是目前最主要的光波导。钛扩散波导予年由
实验室发明，从那时起，经过不断的探索和改进，目前已经发展成非常
成熟的工艺，在各种扩散金属工艺中，钛的效果最好，并被广泛接受。
另一大类是质子交换光波导，它是用酸中的与晶体中的“
进行交换。自年首次报道了用质子交换法制备
左旋肉碱论坛波导以来，国内外对质子交换波导进行了广泛的理论和实验研
究。与成熟的扩散技术相比，质子交换技术不但简便、快捷，而且
用它制备的波导具有较小的波导损耗、较强的抗光折变能力、
较大的异常光折射率增量△,,，和较强的光能量控制能力；而且利用质子交换技术，通过晶体里的和酸中的“交换，得到△,.
和血。。这意味着切和切波导只传播模，切峒
波导只传播模式，因此与扩散相比，质子交换
波导容易实现偏振控制，此外，由于质子交换是一低温过程，因此不必
担心像扩散波导发生极性反转现象。
光波导优于钛扩散光波导主要体现在以下几点;.具有较大的
折射率变化，使它适于精细化设计;.具有高抗光折变能力，这对短波
长的应用更加突出;.具有高偏振选择性能。利用质子交换光波导和钛ds精神
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