一、Cu～+-Na～+离子交换玻璃波导的制备及特性研究（论文文献综述）
蒋建光[1]（2020）在《玻璃基模斑转换器的研究》文中指出由于光纤与SOI（Silicon-on-insulator）波导之间存在巨大的模场失配,二者直接进行端面耦合时的损耗非常高,需要通过模斑转换器（SSC,Spot Size Converters）来减小模场失配,从而降低耦合损耗。迄今研究者们提出了各种结构的硅基模斑转换器,包括:三维锥形模斑转换器、双层锥形模斑转换器、倒锥形模斑转换器和梯度折射率透镜型模斑转换器等,并且在离子交换玻璃基模斑转换器方面也进行了一些研究。玻璃基模斑转换器采用玻璃基离子交换光波导技术制作,具有工艺简单、成本低的独特优势。本论文针对玻璃基模斑转换器进行研究,主要内容如下:1.玻璃基离子交换过程的模拟:从通用的扩散方程出发,采用时域有限差分法（FDTD,Finite Difference Time Domain Method）对热离子交换、反交换和电场辅助离子迁移过程进行了模拟,求解波导的离子浓度分布和折射率分布,并采用RSoft仿真了离子交换窗口宽度和扩散深度对波导模场尺寸的影响。2.玻璃基表面型模斑转换器的设计、制备及表征:通过玻璃基离子交换光波导技术,设计和制备了不同尺寸的玻璃基表面型模斑转换器。测试结果显示玻璃基表面型模斑转换器引入的模斑转换损耗均在1.0d B以下。3.玻璃基模斑转换器的改进:提出了一种玻璃基分段式模斑转换器,通过多段玻璃基锥形波导芯片级联的方式,可以实现更大幅度的模斑尺寸缩减。
丁悦[2]（2019）在《Ag+/Na+、Cu+/Na+二次离子交换BK7玻璃波导的特性研究》文中指出在离子交换工艺中,Ag+/Na+离子交换技术是一种比较成熟的离子交换技术,是制备光学器件的最主要方法之一,用它制备出的波导的表面折射率相比于其它方法较大,而且技术相对成熟。Cu+/Na+离子交换技术是一种发展较晚的玻璃波导制备技术,制备出的光学器件有较好的非线性光学和蓝绿发光特性。本文首先采用高温热离子交换法,分别通过Ag+/Na+、Cu+/Na+离子交换技术制备出了BK7玻璃平面波导,然后用棱镜耦合法和反WKB法,将波导的有效折射率分别进行高斯拟合、指数拟合、余方差函数拟合,最终得到了波导的TE、TM模的折射率分布曲线。通过折射率分布曲线对这两种离子交换方式得到的波导的表面折射率和扩散深度这两个参数进行分析和讨论。由于Cu+/Na+离子交换温度太高,扩散速度太快,实验中很难掌握交换时间,从而带来很大误差。为此,我们首先采用Ag+/Na+离子交换来消耗一部分Na+,然后再进行Cu+/Na+离子交换,通过二次离子交换,这样就得到了复合型光波导。同样,利用棱镜耦合法和反WKB法得到了复合波导的有效折射率分布曲线。通过对Ag+/Na+、Cu+/Na+和先Ag+/Na+,后Cu+/Na+这三种离子交换方式得到的波导的表面折射率和扩散深度这两个参数进行分析和讨论,我们发现复合波导不仅具有Ag+/Na+离子交换高折射的特点,而且比起只Cu+/Na+离子交换制备的波导在扩散深度上也是大大降低。随后,对Ag+/Na+离子交换制备出波导的折射率分布曲线做分析,得到了Ag+的色散曲线,并通过色散曲线制备出了单模平面波导,并对制备出的单模平面波导加以验证。最后,对二次离子交换得到的复合波导的发光特性进行了研究,发现复合波导同样具有Cu+离子的蓝绿发光特性。
何禧佳[3]（2016）在《玻璃局域环境对铋离子掺杂玻璃超宽带近红外发光的作用机理研究》文中提出在光纤通信系统中,要实现超大容量信息传输有两种办法：1.提高数据传输速度；2.扩大传输光谱范围。现代商用光纤系统传输速率已经超出10 Tbit/s,而实验室光纤系统已经能达到约100 Tbit/S,未来二十年内,对传输速率的需求将会达到拍它比特（1015 bit/s）,因此,扩大光谱传输范围成为光纤通信系统亟待解决的问题。石英光纤的低损耗区域可以覆盖从1000-1800 nm的超宽带近红外波段,传输损耗低于04 dB/km的低损耗区域为1300-1700 nm范围。然而,稀土掺杂的光纤放大器由于受到稀土离子f-f电子跃迁的限制,增益带宽很难覆盖整个光通信窗口。铋离子的超宽带近红外荧光几乎可以覆盖整个1000-1800 nm区域的光纤低损耗波段,这使得“一根光纤,一个泵浦源完成整个光通信系统的信号放大”成为可能。因此,深入研究铋离子掺杂玻璃的超宽带近红外发光对促进铋离子掺杂超宽带通信系统的实际应用有积极意义。然而,直到现在,铋离子的近红外发光起源仍然没有定论,这使得铋离子掺杂光纤激光器和光纤放大器的研究开发中存在许多问题,如铋离子掺杂光纤激光器和光纤放大器的效率均低于稀土掺杂器件等,抑制了铋离子掺杂光学器件的发展。这就需要更多的基础研究来确定铋离子的近红外荧光中心,以提高铋掺杂光纤激光器和光纤放大器的效率,最终达到实际应用的目的。本文研究玻璃局域环境对铋离子近红外发光的影响,分析局域环境对铋离子近红外发光的作用机理,为铋离子掺杂器件的实际应用提供的理论依据和实验累积。具体研究内容和主要结果如下：1.研究了玻璃基质光学碱度对铋离子超宽带近红外发光的作用机理。采用高温熔融法制备不同光学碱度的锗酸盐玻璃,研究铋离子在不同光学碱度锗酸盐玻璃中的光学性质,发现随着锗酸盐玻璃基质光学碱度的减小,铋离子可见发光减弱,近红外发光增强；而随着玻璃基质光学碱度的增加,铋离子可见发光增强,近红外发光减弱。2.研究了玻璃网络结构对铋离子超宽带近红外发光的作用机理。采用高温熔融法制备了不同网络结构的铋掺杂锗酸盐玻璃和硅酸盐玻璃,发现锗酸盐玻璃中铋离子的超宽带近红外发光并不严格遵循光学碱度规律,这种异常的近红外发光现象起源于异常的玻璃网络结构。通过光谱特性、元素分析与网络结构分析,首次提出“锗酸盐玻璃中异常的近红外发光现象是由玻璃基质光学碱度和异常的玻璃网络结构共同作用的结果”的观点。3.首次研究了Ag-Na、Cu-Na离子交换及随后的二次热处理对铋离子近红外发光的作用机理。将铋离子掺杂玻璃浸入AgNO3/NaNO3混合熔融液中获得Ag-Na离子交换样品,发现随着银离子交换浓度的增加,铋离子近红外荧光增强；退火后,铋离子近红外荧光进一步增强。将铋离子掺杂玻璃浸入CuSO4/Na2SO4熔融液中获得Cu-Na离子交换样品,发现随着铜离子交换浓度的增加,铋离子近红外荧光增强；退火后,铋离子近红外荧光减弱。两种离子交换方式均能在一定程度上增强铋离子的近红外荧光；退火后,两种离子由于作用机理的不同将导致铋离子近红外荧光增强或者减弱。4.研究了稀土离子共掺对铋离子近红外发光的作用机理。通过高温熔融法研究稀土离子共掺对铋离子近红外发光的影响,发现稀土离子共掺可以在一定程度上调整铋离子近红外发光强度、峰形、带宽等光谱性质,获得较好的平坦增益近红外荧光。
石伟丞[4]（2014）在《玻璃基多模弯曲光波导的设计与制备》文中认为随着移动互联网、云计算等业务的快速发展,要求通信网络具有越来越大的数据传输带宽。传统的基于铜线的电互连技术存在串扰、能耗、趋肤效应等多方面的问题,使得电互连传输的数据带宽难以满足现代通信网络对数据带宽的需求。光互连技术具有无串扰、损耗低、大带宽、低成本等优势,为解决电互连在数据传输中的带宽瓶颈提供了新途径。目前,光互连正在朝着短距离和超短距离光互连发展,其中光电印制电路板（EOPCB）光互连成为研究者未来几年的研究重点。光互连层和光收发模块之间的耦合问题已经成为限制EOPCB发展的一个难题。本文提出了一种多模90°弯曲光波导结构,并从理论和实验上对其展开研究,有望将其应用于EOPCB实现光互连层和光收发模块之间耦合。首先,比较了计算多模光波导弯曲损耗的两种理论：波动光学和几何光学。最后利用Tracepro软件构建多模90°弯曲光波导的模型并进行射线追迹仿真,得到光源发散角、波导芯部宽度、弯曲半径、波导数值孔径同光波导透过率的关系,利用透过率表征弯曲光波导的弯曲损耗,并给出了制作多模90°弯曲光波导的最优参数。当芯部宽度为50μm的弯曲光波导弯曲半径在5mm-7mm范围内,同时选择发散角在7°以内的光源作为弯曲光波导的输入光可以得到最小的弯曲损耗。论文通过Ag+-Na+热离子交换和电场辅助离子扩散技术在玻璃基片上制作了多模90°弯曲光波导,并观测光波导端面的显微结构及通光测试和损耗测试。显微镜测量结果表明,该多模90°弯曲光波导平均掩埋深度为42.765μm,波导芯部水平和竖直方向的尺寸分别约为51.17μm和26.93μm。从光波导的通光光斑上看来,光斑耀眼并且形状规则。测试多模90°弯曲光波导的损耗,芯部宽度为50μm的90°弯曲光波导损耗在弯曲半径为7.5mm到达最小值,损耗值为2.27dB/cm,实验值同仿真值匹配较好。理论分析和实验结果共同验证了多模90°弯曲光波导应用于EOPCB实现光互连层和光收发模块之间耦合的可能性。研究结果表明玻璃基多模90°弯曲光波导有望应用于光互连领域,提高EOPCB的耦合效率,对低损耗、低成本、便捷的垂直耦合器制作具有重要意义。
夏洪运[5]（2013）在《铜离子交换玻璃平面波导及其蓝绿发光特性研究》文中研究说明离子交换是制备玻璃光波导的重要技术。通过将玻璃衬底浸入熔融的盐中完成离子交换过程，熔盐中的阳离子（通常为银、钾、锂和铜离子等）取代玻璃中的阳离子（通常为钠及钾离子）。与银—钠和钾—钠等传统离子交换相比，铜离子交换过程不仅使被交换玻璃产生波导，同时还使其具有较强的蓝绿发光特性，使有源与无源器件集成在同一个芯片上成为可能，具有较好的应用前景。本文对铜离子交换玻璃基平面光波导及其蓝绿发光特性进行了研究。采用棱镜耦合法和反WKB法对波导的折射率分布进行了重构。通过求解扩散方程，得到扩散条件下的一价铜离子和二价铜离子浓度，同时对折射率改变的机理进行了分析。通过对一价铜离子及二价铜离子依照离子极化率进行加权，建立了离子浓度和折射率改变的关系模型。通过对模型拟合结果及误差分析，认为铜离子交换层折射率改变是由一价和二价铜离子共同作用的结果，二价铜离子对折射率改变的贡献不可忽略，并且，随着离子交换时间的增加，一价铜离子与二价铜离子之间的氧化还原过程将影响波导的折射率分布。对波导样品进行退火处理后，对退火前及退火后的波导样品的折射率分布及光致发光特性进行了对比分析。对波导进行退火处理后，波导折射率出现了表面折射率减小的趋势，即退火过程使得离子进行了再扩散，改变了离子的浓度分布，进而使折射率发生了改变。对退火前后的波导样品进行了室温下荧光光谱测试，结果表明，波导样品在退火前及退火后均出现较强的蓝绿发光特性（激发波长286nm，发光中心波长510nm附近），波导的制备条件（离子交换时间和温度）及退火过程（退火温度）都会对波导的光致发光特性产生影响，波导的发光强度随着制备时间的增加出现了先增强后减弱的趋势，退火将使发光强度增强，退火温度越高，增强越显着。
王国强[6]（2013）在《离子交换玻璃基双层多模光波导的制备与表征研究》文中研究指明随着计算机和通信技术的不断发展,存在固有物理限制的传统电互联技术开始逐渐不能满足高速信息传输的需求,光互连取代电互联进行数据传输和处理是未来信息传输的发展趋势。玻璃材料具有良好的热稳定性、较高的介电常数,在宽波长范围内具有较高的透明度。玻璃基离子交换工艺简单且易于操作,所制作的光波导与光纤耦合损耗小、稳定好、性能可靠,被广泛应用于制作光波导器件。本文提出了一种可用于光互连的玻璃基双层多模光波导结构,从理论和实验上对其展开研究。首先,针对电场辅助离子扩散过程中焦耳效应引起基片的温度变化,得到不同电压下离子扩散深度的变化规律,建立了离子扩散深度变化模型,此理论模型对电场辅助离子交换工艺中精确控制光波导深度具有重要指导作用。论文通过Ag+-Na+热离子交换和电场辅助离子交换技术在玻璃基片上实现了双层多模光波导,并对波导端面尺寸、掩埋深度、传输损耗和数值孔径进行测量。第一步是制作单层多模光波导,单层波导的掩埋深度平均值为58μm。然后在单层多模光波导的基础上,工艺过程中采用套刻技术实现上、下层波导的对齐,制作出玻璃基双层多模光波导。显微镜测量结果表明,双层光波导的上、下层波导尺寸比较接近,上层波导平均掩埋深度为54gm,下层波导平均掩埋深度为110μm,两层波导间距约为30μm,上层波导端面尺寸为29μm×17μm,下层光波导为32μm×21μm。波导通光测试表明,上、下两层波导均输出明显的多模光斑。对波导进行损耗测试,上层波导和下层波导的传输损耗平均值分别1.45dB/cm和1.37dB/cm,上、下层波导每个端面的耦合损耗平均值分别为0.85dB、1.08dB。本论文对光波导数值孔径NA进行了测量,上层光波导横、纵向的有效数值孔径平均值分别为0.053、0.052,下层光波导横、纵向的有效数值孔径平均值分别为0.052、0.046。最后,针对双层多模光波导制作过程中玻璃基片易被击穿和“银线”这两个问题进行分析与讨论,并提出了相应的解决办法。研究结果表明玻璃基双层多模光波导在光互连领域具有很大的应用前景,对提高光器件的集成度和数据传输能力具有重要意义。玻璃基双层多模光波还可跟其他器件与技术相结合,实现高集成度、多功能的新型光器件。
张文[7]（2013）在《基于离子交换的玻璃基2×N光功率分配器的研究》文中提出离子交换是一种传统有效的玻璃基平面光波导制作技术。采用离子交换技术制备的器件具有制作成本低廉,传输损耗低,易于掺杂高浓度的稀土离子,与光纤匹配度高,玻璃基片应力小、环境稳定性好,以及容易在系统中集成等优点,适合于大批量、低成本集成光学器件的制作。传统的Ag+/Na+离子交换技术已经得到了人们广泛的研究,成功应用于多种器件的研制与开发,如波分复用器、光功率分束器、光放大器、激光器及光传感器等,并广泛应用于光通信与光传感领域。其中,离子交换技术应用比较成熟是在以1×N光功率分配器为代表的无源集成光学器件方面。光功率分配器是一种大量应用于无源光网络的基础器件,器件性能关重要,它的性能指标主要有插入损耗、均匀性、波长依赖性和偏振相关损耗等。为满足2×N光功率分配器的制作和应用的需求,本论文首先对宽带集成化2×23dB耦合器进行了深入的理论和实验研究。采用3D-BPM的方法,对传统的非对称X结进行了模拟改进,设计了低插入损耗且具有较宽工作带宽的2×23dB耦合器。采用Ag+/Na+离子交换技术在玻璃基上成功制作了非对称x结结构的宽带2×23dB耦合器。通过对工作波长在1260-1360nm和1460-1600nm两个波段宽带光源的光谱测试,得到在宽带范围内小于4.0dB的插入损耗,且光谱谱线相对平坦,波长依赖性较小,均匀性小于0.5dB。在此基础上,还进行了2×N光功率分配器的初步的仿真设计,仿真结果良好,为将来进一步进行它们在工艺上的制作打好基础。结果表明,采用这种非对称X结并结合离子交换工艺,可以在玻璃基上制作出宽带的2×23dB耦合器,为进一步优化器件性能,研制成功像2×N光功率分配器等具有应用价值的器件奠定了基础。
鲁庆[8]（2012）在《K-Na离子交换玻璃平面波导的制备及参数测定》文中研究表明在离子交换工艺中，K-Na离子交换技术以扩散速度比较小，容易控制，工艺重复性好，成本低廉，所制备的玻璃光波导传输损耗低、折射率及模场分布与光纤的匹配良好、易于集成，并且具有较高的双折射，在光通信和光学传感等应用领域有着非常广阔的前景。虽然大多数离子交换的研究都致力于实现掩埋型光波导，但是在离子交换玻璃光波导传感器方面的应用有时仍然需要非掩埋型光波导。离子交换制备波导的过程虽然简单，但对玻璃波导的参数测量以及质量评估却比较复杂，而且离子交换平面玻璃波导参数（如折射率分布和传输损耗等）的确定和了解是筛选衬底以及进一步设计与优化波导器件的基础。本文主要研究K－Na离子交换玻璃平面波导的制备及其参数的测定，首先对集成光学和波导材料及其制作工艺做了简单的介绍，然后阐述了离子交换过程以及折射率变化的原理，并阐述了波导的关键参数并对其进行表征。具体研究内容如下：1)K－Na离子交换玻璃平面波导的制备及单模波导折射率分布的确定在分析用离子交换技术制备的非掩埋型平面玻璃波导的折射率分布时，经常使用的是由White和Heidrich提出的反WKB方法，但用这种方法来确定渐变折射率平面波导折射率分布时一个非常重要的局限是波导模式个数应该为3个或3个以上，由于这个局限性使得该方法不能用来拟合单模波导折射率的分布。现有单模平面光波导折射率的分析方法，有的破坏波导结构；虽然有的方法不破坏光波导结构,但方法与实验条件却比较复杂，如所用的多波长法、光束干涉法以及匹配液法等。本文利用K-Na离子交换技术制备了Soda-lime玻璃平面多模波导，通过棱镜耦合技术得到了波导的有效折射率，用反WKB方法，分别用高斯分布，e指数分布和余误差分布三个函数拟合离子交换平面波导的TE和TM模的折射率分布，得出380℃温度下K-Na离子交换实验制备的玻璃平面波导的折射率分布符合高斯分布。通过所获得多模波导的折射率分布等相关数据，得到波导的色散曲线，从而得到制作单模波导的有效扩散深度范围，由多模波导的有效扩散深度利用扩散公式得出扩散系数，从而获得制作单模波导的离子交换时间范围，并制备出单模平面玻璃波导，通过求解WKB色散方程得出单模波导的折射率分布曲线，方法简单易懂，很好的填补了传统反WKB方法的不足。2)K－Na离子交换玻璃平面波导传输损耗特性的确定离子交换玻璃波导的传输损耗不仅与所选衬底的质量有关，同时也体现了波导制备工艺的好坏，对该参数的实时测量，对于评估光波导的质量和改善波导制备工艺都很重要，于是操作简单并且对波导没有破坏性的测量传输损耗的技术方法非常重要。已有的测量玻璃波导传输损耗的方法有末端耦合法、截断法、法布里－珀罗干涉法、滑动棱镜法和三棱镜耦合法等。这些波导传输损耗的测量方法除了有的具有破坏性外，且实验过程也都比较复杂。与这些方法相比，散射光法是一种非破坏性的传输损耗测试方法，并且随着数码照相技术的普及，该方法所用设备也越来越廉价，实验过程也相对比较简单。本文将采用普通数码照相机，通过对离子交换平面光波导的传输线进行数字成像，根据波导传输线上的光强度分布拟合出传输衰减曲线，计算出玻璃波导的传输损耗，该测量方法实验设备条件简单、易操作、且在不破坏玻璃波导结构的情况下，能够得出精度较高的测量结果。
谷金辉[9]（2011）在《离子交换法制备Cu离子玻璃光波导的研究》文中进行了进一步梳理采用离子交换技术制备的玻璃光波导器件具有制作成本低廉,传输损耗低,易于掺杂高浓度的稀土离子,与光纤折射率有较好的匹配,环境稳定性好,以及容易集成在系统中等方面的优点,非常适合于大批量、低成本集成光学器件的制作。传统的Ag+/Na+离子交换技术得到了人们最广泛的研究,使用这一技术制作的玻璃基光无源器件（如光功分器）已成功应用于光通信系统中。Cu+/Na+离子交换玻璃波导具有蓝绿波段的发光特性（cu+）和良好的三阶非线性效应（Cu团簇）,具备将有源与无源波导器件集成一体的潜力,被认为将会在光开关、光信息处理等领域具有良好的应用前景,近年来受到了人们的广泛关注。本论文基于上述离子交换技术的优点,结合Cu+/Na+与Ag+/Na+离子交换的具体特点,其目标在于：通过区域掺杂实现玻璃基光波导器件的蓝绿发光功能集成,具体通过对玻璃基片上Cu+掺杂的Ag+/Na+离子交换光波导芯片的研究。本文创新性的工作主要集中在以下几个方面：1.理论上,采用通过Cu+区域掺杂后的Ag+/Na+离子交换技术实现玻璃基器件的蓝绿发光功能集成的实验方案。从离子交换的原理及理论模型出发,并针对具体的工艺流程,对本文提出的实验方案进行了可行性分析。并且本文中采用的技术方案为玻璃基光波导器件实现功能集成提供了一条新的思路,对于其它功能的集成,譬如非线性特性、磁光特性等,都具有一定的借鉴意义。2.实验上,通过器件设计及工艺的摸索,在硅酸盐玻璃材料上制备了具有蓝绿发光特性的Cu+掺杂区和Ag+条形光波导的复合蓝绿发光功能光波导。3.采用多种测试手段对所制作的蓝绿发光功能光波导进行测量,如通光测试、发射光谱和电子探针显微分析,并对测试结果进行了分析讨论。
何新,张键,赵晓薇,鲁庆,郑杰,王鹏飞,Farrell Gerald[10]（2010）在《Cu离子交换过程对制备玻璃平面光波导特性的影响》文中指出用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。
二、Cu～+-Na～+离子交换玻璃波导的制备及特性研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Cu～+-Na～+离子交换玻璃波导的制备及特性研究（论文提纲范文）
（1）玻璃基模斑转换器的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 硅基光子学 |
| 1.2 光纤与SOI波导耦合技术 |
| 1.2.1 光栅耦合 |
| 1.2.2 端面耦合 |
| 1.2.3 光纤与SOI波导耦合技术总结 |
| 1.3 玻璃基离子交换光波导技术 |
| 1.4 玻璃基模斑转换器的研究意义 |
| 1.5 本文的主要内容与结构安排 |
| 第2章 模斑转换器的工作原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤与SOI波导的端面耦合效率 |
| 2.3 绝热条件 |
| 2.4 倒锥形模斑转换器的原理 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 玻璃基离子交换光波导技术的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 玻璃基离子交换工艺 |
| 3.2.1 玻璃基光波导的制备工艺比较 |
| 3.2.2 掺杂离子的选择 |
| 3.2.3 玻璃基表面型波导的制备工艺 |
| 3.2.4 玻璃基掩埋型波导的制备工艺 |
| 3.3 玻璃基离子交换过程的模拟 |
| 3.3.1 离子交换扩散方程 |
| 3.3.2 求解扩散方程 |
| 3.3.3 折射率分布 |
| 3.3.4 模场分布 |
| 3.3.5 离子交换仿真参数的优化 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 玻璃基模斑转换器的制备及表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方案 |
| 4.2.1 工艺方案 |
| 4.2.2 实验条件的选择 |
| 4.3 玻璃基模斑转换器的制备 |
| 4.3.1 基片清洗 |
| 4.3.2 镀膜 |
| 4.3.3 光刻 |
| 4.3.4 离子交换 |
| 4.3.5 后道工艺 |
| 4.4 玻璃基模斑转换器的表征 |
| 4.4.1 端面观测与横向展宽观测 |
| 4.4.2 通光测试 |
| 4.4.3 损耗测试 |
| 4.5 玻璃基分段式模斑转换器 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 总结及展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的研究成果 |
（2）Ag+/Na+、Cu+/Na+二次离子交换BK7玻璃波导的特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 离子交换技术简介 |
| 1.1.1 离子交换法的发展和现状 |
| 1.1.2 离子交换的基本原理 |
| 1.1.3 离子交换的常用方法 |
| 1.1.4 不同离子交换的特点 |
| 1.2 课题的引入以及本论文的主要内容 |
| 第二章 玻璃平面波导的参数测量 |
| 2.1 折射率变化的原理 |
| 2.2 棱镜耦合原理 |
| 2.3 平面波导的参数测量 |
| 2.4 WKB法和反WKB法 |
| 2.4.1 WKB法 |
| 2.4.2 反WKB法(IWKB法) |
| 第三章 二次离子交换特性研究 |
| 3.1 Ag~+/Na~+离子交换特性研究 |
| 3.1.1 实验方法与步骤 |
| 3.1.2 实验结果与讨论 |
| 3.1.3 Ag~+单模平面BK7玻璃波导的制备 |
| 3.2 Cu~+/Na~+离子交换特性研究 |
| 3.2.1 实验方法与步骤 |
| 3.2.2 实验结果与讨论 |
| 3.3 Ag~+/Na~+、Cu~+/Na~+二次离子交换特性研究 |
| 3.3.1 实验方法与步骤 |
| 3.3.2 实验结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 二次离子交换的复合波导的发光特性研究 |
| 4.1 二次离子交换波导的发光特性研究 |
| 4.2 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（3）玻璃局域环境对铋离子掺杂玻璃超宽带近红外发光的作用机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 铋离子掺杂超宽带玻璃材料及器件的研究进展 |
| 1.2.1 Bi发光中心 |
| 1.2.2 Bi离子掺杂玻璃材料研究进展 |
| 1.2.3 Bi离子掺杂超宽带近红外发光玻璃器件研究进展 |
| 1.3 铋离子掺杂玻璃近红外发光的影响因素 |
| 1.3.1 玻璃基质环境对铋掺杂玻璃近红外发光的影响 |
| 1.3.2 玻璃基质环境改善对铋掺杂玻璃近红外发光的影响 |
| 1.3.3 激活中心共掺对铋掺杂玻璃近红外发光的影响 |
| 1.3.4 制备工艺对铋掺杂玻璃近红外发光的影响 |
| 1.3.5 辐照对铋掺杂玻璃近红外发光的影响 |
| 1.4 存在的问题 |
| 1.5 问题的提出 |
| 1.6 本文的工作 |
| 第二章 样品制备与测试手段 |
| 2.1 玻璃组分 |
| 2.2 使用的原材料 |
| 2.3 样品的制备工艺 |
| 2.4 样品测试及表征方法 |
| 2.4.1 光谱分析 |
| 2.4.2 玻璃结构分析 |
| 2.4.3 元素分析 |
| 第三章 玻璃基质光学碱度对铋离子近红外发光的作用机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 玻璃基质的光学碱度理论 |
| 3.3 玻璃的光学碱度对铋离子近红外发光的作用机理 |
| 3.3.1 中间体Al_2O_3浓度变化对铋离子掺杂锗酸盐玻璃近红外发光的作用机理 |
| 3.3.2 调整体碱土金属对铋离子掺杂锗酸盐玻璃近红外发光的作用机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 玻璃网络结构变化对铋离子近红外发光的作用机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 玻璃网络结构对铋离子超宽带近红外发光的作用机理 |
| 4.2.1 锗酸盐玻璃网络结构对铋离子超宽带近红外发光的作用机理 |
| 4.2.2 两种玻璃网络结构对铋离子超宽带近红外发光的作用机理对比 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 离子交换法对Bi离子超宽带近红外发光的作用机理 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 离子交换对玻璃中铋离子近红外发光的作用机理 |
| 5.2.1 银-钠离子交换对玻璃中铋离子近红外发光的作用机理 |
| 5.2.2 铜-钠离子交换对玻璃中铋离子近红外发光的作用机理 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 Bi~(3+)/Er~(3+)离子共掺对Bi离子超宽带近红外发光的作用机理 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 Bi~(3+)/Er~(3+)离子共掺对铋离子近红外发光的作用机理 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 未来的工作与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A (攻读博士学位期间发表论文目录) |
（4）玻璃基多模弯曲光波导的设计与制备（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.1.1 互连的发展 |
| 1.1.2 EOPCB光互连 |
| 1.2 EOPCB光耦合结构的研究现状 |
| 1.2.1 基于微透镜和45°反射镜的耦合结构 |
| 1.2.2 基于光纤制作的耦合模块 |
| 1.2.3 基于聚合物波导制作的耦合模块 |
| 1.3 本论文的研究意义及主要内容 |
| 2 玻璃基离子交换技术 |
| 2.1 玻璃材料与玻璃基光波导制作技术 |
| 2.1.1 玻璃材料的成分与组成原理 |
| 2.1.2 玻璃基底制作光波导工艺技术比较 |
| 2.2 玻璃基离子交换技术 |
| 2.2.1 离子交换机理：热离子交换和电场辅助离子交换 |
| 2.3 离子交换理论研究 |
| 2.3.1 热离子交换的扩散机制 |
| 2.3.2 电场辅助离子的迁移机制 |
| 2.4 离子交换的常用交换离子 |
| 3 多模光波导弯曲损耗的计算与仿真 |
| 3.1 弯曲损耗的物理机制 |
| 3.2 波导弯曲损耗的波动光学理论 |
| 3.3 波导弯曲损耗的光线理论 |
| 3.4 光线追迹法仿真计算波导的弯曲损耗 |
| 3.4.1 模型的建立 |
| 3.4.2 仿真结果 |
| 4 玻璃基离子交换多模弯曲光波导的制备与测试 |
| 4.1 玻璃基离子交换光波导制作工艺流程 |
| 4.2 多模弯曲光波导的制作 |
| 4.2.1 多模弯曲光波导制作方案 |
| 4.2.2 工艺参数的设定 |
| 4.3 多模90°弯曲光波导测试 |
| 4.3.1 多模90°弯曲光波导端面显微结构 |
| 4.3.2 多模90°弯曲光波导通光测试 |
| 4.3.3 多模90°弯曲光波导的损耗测试 |
| 4.3.4 多模光波导对接容差测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（5）铜离子交换玻璃平面波导及其蓝绿发光特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 离子交换技术 |
| 1.2 课题的引入及论文的主要研究内容 |
| 第二章 离子交换玻璃波导的形成及表征 |
| 2.1 离子交换过程 |
| 2.2 折射率变化机理 |
| 2.3 波导折射率分布的确定 |
| 2.3.1 棱镜耦合法 |
| 2.3.2 IWKB 法 |
| 第三章 铜离子交换玻璃平面光波导的折射率分布 |
| 3.1 铜离子交换玻璃平面波导的制备 |
| 3.2 离子浓度与折射率分布建模分析 |
| 第四章 退火对铜离子交换波导特性的影响 |
| 4.1 铜离子交换波导的制备及退火处理 |
| 4.2 铜离子交换波导退火前后的折射率分布 |
| 4.3 铜离子交换波导退火前后的光致发光特性 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻读硕士期间发表的文章 |
| 导师简介 |
| 后记及致谢 |
（6）离子交换玻璃基双层多模光波导的制备与表征研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 集成光学简介 |
| 1.2 玻璃基离子交换技术的研究进展 |
| 1.3 本论文的研究意义及主要内容 |
| 第二章 玻璃基离子交换技术 |
| 2.1 玻璃材料的基本结构 |
| 2.2 玻璃基离子交换的基本原理 |
| 2.3 玻璃基离子交换技术的分类 |
| 第三章 电场辅助离子扩散过程中离子扩散深度模型 |
| 3.1 理论模型 |
| 3.1.1 电场辅助离子扩散中的焦耳效应 |
| 3.1.2 玻璃基片的温度 |
| 3.1.3 流过玻璃基片的电流 |
| 3.1.4 离子扩散深度 |
| 3.2 电场辅助离子扩散实验 |
| 3.3 结果分析与讨论 |
| 第四章 双层多模光波导的制备与研究 |
| 4.1 离子交换工艺流程 |
| 4.2 单层掩埋式多模光波导的制作 |
| 4.2.1 单层多模波导的制作 |
| 4.2.2 单层多模波导的测试 |
| 4.3 双层多模光波导实验 |
| 4.4 双层多模光波导测试 |
| 4.4.1 截面观测 |
| 4.4.2 通光测试 |
| 4.4.3 传输损耗测试 |
| 4.4.4 数值孔径测试 |
| 4.5 双层多模光波导制作过程中的问题及解决方法 |
| 4.5.1 电场辅助离子扩散过程中玻璃基片被击穿 |
| 4.5.2 热离子交换过程中出现“银线” |
| 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（7）基于离子交换的玻璃基2×N光功率分配器的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光通信与光网络相关的研究背景 |
| 1.1.1 光通信简介 |
| 1.1.2 集成光学的发展 |
| 1.1.3 基于FTTx技术的无源光网络 |
| 1.2 光功率分配器 |
| 1.2.1 光功率分配器 |
| 1.2.2 2×N光功率分配器 |
| 1.2.3 2×23dB耦合器 |
| 1.3 玻璃基离子交换技术的发展与应用 |
| 1.4 本文的研究意义及主要内容 |
| 第2章 玻璃基离子交换技术 |
| 2.1 玻璃基离子交换的基本原理 |
| 2.1.1 玻璃的成分与组成结构 |
| 2.1.2 离子交换机理：热离子交换和电场辅助离子交换 |
| 2.1.2.1. 玻璃中的离子热扩散机制 |
| 2.1.2.2. 离子在电场作用下的迁移机制 |
| 2.2 玻璃基离子交换技术分类 |
| 2.2.1 离子交换源 |
| 2.2.2 干法交换与湿法交换 |
| 2.2.3 腐蚀法与剥离法 |
| 第3章 2×23dB耦合器仿真设计与工艺实验实现 |
| 3.1 2×23dB耦合器的性能指标 |
| 3.2 2×23dB耦合器仿真设计 |
| 3.2.1 光波导的相关数值分析方法 |
| 3.2.2 非对称X结 |
| 3.2.3 基于非对称X结的2×2 3dB耦合器仿真设计 |
| 3.3 工艺实验实现 |
| 3.3.1 工艺流程和参数 |
| 3.3.2 工艺过程中的难点 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 2×2 3dB耦合器的测试及2×N光功率分配器的仿真设计 |
| 4.1 2×2 3dB耦合器的测试系统 |
| 4.2 2×2 3dB耦合器实验与测试的结果及分析讨论 |
| 4.3 2×N光功率分配器的仿真设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（8）K-Na离子交换玻璃平面波导的制备及参数测定（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 集成光学技术简介 |
| 1.2 光波导材料及制作工艺 |
| 1.3 离子交换玻璃波导的研究意义及进展 |
| 1.4 课题的引入及本论文的主要内容 |
| 第二章 离子交换玻璃波导 |
| 2.1 离子交换技术制作光波导的基本原理 |
| 2.2 离子交换技术制作光波导的材料和参数选择 |
| 2.3 不同的离子交换技术 |
| 2.4 离子交换过程 |
| 2.5 折射率变化的原理 |
| 第三章 平面光波导的表征 |
| 3.1 波导有效折射率的测量 |
| 3.2 波导折射率分布的确定 |
| 3.3 光波导的传输损耗 |
| 第四章 K-Na 离子交换玻璃平面波导的制备及其表征 |
| 4.1 实验设备 |
| 4.2 多模平面玻璃波导的制作及各参数确定 |
| 4.3 单模平面玻璃波导的制备及各参数的确定 |
| 4.4 平面玻璃波导的传输损耗特性 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 导师简介 |
| 致谢 |
（9）离子交换法制备Cu离子玻璃光波导的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 集成光学的理论与应用 |
| 1.3 集成光学的材料与工艺 |
| 1.4 集成光学的光集成方式 |
| 1.5 玻璃基集成光学器件 |
| 1.5.1 玻璃基光波导器件的特点及发展状况 |
| 1.5.2 Cu~+/Na~+离子交换的特点及研究现状 |
| 1.5.3 本论文的创新点及研究意义 |
| 1.6 本论文的主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 玻璃基离子交换技术 |
| 2.1 离子交换技术原理 |
| 2.1.1 离子交换技术介绍 |
| 2.1.2 离子交换驱动机制 |
| 2.1.3 离子交换技术的特点和分类 |
| 2.1.4 折射率改变的机理 |
| 2.2 离子交换理论模型 |
| 2.3 熔盐离子交换技术工艺 |
| 2.3.1 基片的清洗 |
| 2.3.2 铝膜的淀积 |
| 2.3.3 光刻 |
| 2.3.4 腐蚀和去胶 |
| 2.3.5 热扩散离子交换 |
| 2.3.6 电场辅助掩埋工艺 |
| 2.3.7 研磨与抛光 |
| 参考文献 |
| 第三章 玻璃基蓝绿发光功能光波导的制作 |
| 3.1 实验方案 |
| 3.2 可行性分析 |
| 3.3 波导制作 |
| 3.3.1 Cu~+/Na~+离子交换 |
| 3.3.2 标准掩膜光刻工艺 |
| 3.3.3 Ag~+/Na~+离子交换 |
| 3.4 工艺制作中需要注意的问题 |
| 参考文献 |
| 第四章 实验结果与分析讨论 |
| 4.1 通光测试 |
| 4.1.1 光波导的通光测试系统 |
| 4.1.2 通光测试结果及分析 |
| 4.2 荧光测试 |
| 4.2.1 仪器简介 |
| 4.2.2 光谱测量及分析 |
| 4.3 电子探针显微分析 |
| 4.3.1 仪器介绍 |
| 4.3.2 测试结果及分析讨论 |
| 4.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 本文工作的不足与展望 |
| 作者简介及攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（10）Cu离子交换过程对制备玻璃平面光波导特性的影响（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 平面波导的制备及相关参数的确定 |
| 3 实验结果和讨论 |
| 4 结 论 |
四、Cu～+-Na～+离子交换玻璃波导的制备及特性研究（论文参考文献）
- [1]玻璃基模斑转换器的研究[D]. 蒋建光. 浙江大学, 2020(02)
- [2]Ag+/Na+、Cu+/Na+二次离子交换BK7玻璃波导的特性研究[D]. 丁悦. 吉林大学, 2019(12)
- [3]玻璃局域环境对铋离子掺杂玻璃超宽带近红外发光的作用机理研究[D]. 何禧佳. 昆明理工大学, 2016(01)
- [4]玻璃基多模弯曲光波导的设计与制备[D]. 石伟丞. 浙江大学, 2014(06)
- [5]铜离子交换玻璃平面波导及其蓝绿发光特性研究[D]. 夏洪运. 吉林大学, 2013(08)
- [6]离子交换玻璃基双层多模光波导的制备与表征研究[D]. 王国强. 浙江大学, 2013(06)
- [7]基于离子交换的玻璃基2×N光功率分配器的研究[D]. 张文. 浙江大学, 2013(06)
- [8]K-Na离子交换玻璃平面波导的制备及参数测定[D]. 鲁庆. 吉林大学, 2012(10)
- [9]离子交换法制备Cu离子玻璃光波导的研究[D]. 谷金辉. 浙江大学, 2011(07)
- [10]Cu离子交换过程对制备玻璃平面光波导特性的影响[J]. 何新,张键,赵晓薇,鲁庆,郑杰,王鹏飞,Farrell Gerald. 光电子.激光, 2010(06)