飞秒激光在玻璃基材料中诱导光波导结构

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飞秒激光由于其超强、超快的特点而倍受瞩目。每一个脉冲历时很短导致非常高的能量密度,如此之高的能量密度几乎可以对所有的材料进行加工,目前已在透明材料、半导体和金属上实现了高精度微加工。利用其可以在透明玻璃体内部引起局部的材料折射率改变这一特点,可以在一定的条件下形成光波导结构。利用这一新技术具有的在玻璃材料中直接实现三维光学结构的能力,非常有希望实现批量生产玻璃基光波导器件。  本文中,使用飞秒激光直扫方法,成功地在硫化物玻璃和石英玻璃内部诱导了光波导结构,找到了制备传输损耗小、模场分布与光纤模场匹配程度高、性能优的光波导的写入条件,并且计算出了飞秒激光引起的折射率变化大小。此外,推导了透射式矩形相位光栅的衍射效率,并在K9玻璃内部制备了微光栅。主要研究工作:  利用飞秒激光直扫法在硫化物玻璃和石英玻璃中成功地诱导了性能好的光波导结构,找到制备传输损耗小、模场分布与光纤模场匹配程度高的光波导的写入条件。  用氦氖激光(632.8nm)耦合进入光波导得到了出射光斑远场图像;研究了玻璃材料中心折射率变化与飞秒激光能量的关系,得到在硫化物玻璃中材料中心折射率变化?510?,在石英玻璃中为?410?。  在K9玻璃内部用飞秒激光制备了微光栅,根据角谱理论推导了透射式矩形相位光栅的衍射效率,分析了K9玻璃中飞秒激光诱导折射率变化情况。
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