本文關(guān)鍵詞：鈮酸鋰微納米線的制備及其光波導(dǎo)性能研究

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【摘要】：一維納米材料,由于其尺寸小,并且具有很強的光束縛效應(yīng)以及很好的光波導(dǎo)性能,近年來,在基礎(chǔ)研究以及各種各樣的實際應(yīng)用中,它們都受到了廣泛的關(guān)注。這其中,非線性晶體納米線由于其具有很強的非線性、自由載流子效應(yīng)以及很高的損耗閾值,因而被認為在未來的快速響應(yīng)器件、高帶寬光學(xué)器件中將有很大的潛力,并且已經(jīng)引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注和研究。鈮酸鋰作為最重要的一種非線性晶體材料,它有很好的鐵電、壓電、電光、聲光以及非線性光學(xué)效應(yīng)。更重要的是,鈮酸鋰在光波導(dǎo)、光電轉(zhuǎn)換、光調(diào)制以及二次諧波的產(chǎn)生等方面有著廣泛的應(yīng)用。近年來,單晶鈮酸鋰納米線已經(jīng)被生長出來并且被認為在很多領(lǐng)域?qū)蟹浅V闊的應(yīng)用前景。然而,作為一種多元氧化物,鈮酸鋰的晶體結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,目前生長出來的鈮酸鋰納米線存在一定的缺陷,這使得鈮酸鋰納米線的生長還有很大的提升空間。因此,為了更好得能讓鈮酸鋰納米線得到應(yīng)用,尋找穩(wěn)定可靠的生長方法并且對其形貌、光學(xué)性質(zhì)進行研究就非常重要。本文主要研究了用水熱法生長高質(zhì)量鈮酸鋰微納米線及其光波導(dǎo)性能,包括其波導(dǎo)損耗以及波導(dǎo)耦合能力。具體的研究內(nèi)容及結(jié)果如下：論文的第一部分(第二章)介紹了怎樣通過水熱法生長出鈮酸鋰微納米線,并且對生長出來的鈮酸鋰微納米線進行了表征,包括研究其形貌的掃描電子顯微鏡表征、研究其成分的X射線衍射表征、確認其成分并且研究其生長方向以及結(jié)晶情況的透射電子顯微鏡表征。實驗中得到的鈮酸鋰微納米線為單晶微納米線,截面為四邊形,直徑在100 nm到2μm之間,長度在10μm到60μm之間,表面質(zhì)量良好。論文的第二部分(第三章)設(shè)計了測量鈮酸鋰微納米線光波導(dǎo)損耗的實驗裝置,并且通過實驗定性的證明了鈮酸鋰微納米線有良好的波導(dǎo)性能。此外,通過實驗定量測量得到一根直徑為830 nm的鈮酸鋰微納米線的傳輸損耗在光波長532 nm時為0.18 dB//μm,而光波長722 nm時為0.15 dB/μm。此結(jié)果比前人測得的偏硼酸鋇微納米線的波導(dǎo)損耗小,說明了鈮酸鋰微納米線作為一種非線性晶體納米線擁有更好的波導(dǎo)能力。論文的第三部分(第四章)設(shè)計了實驗對鈮酸鋰微納米線波導(dǎo)的耦合能力進行了定性研究。我們將一根直徑980 nm長度42μm的鈮酸鋰微納米線切成兩部分,并將它們以大角度約100。耦合在一起。當(dāng)光以大角度約98。耦合進入其中一部分時,我們在另外一部分的一端觀察到一定的光輸出。從而,我們得到了鈮酸鋰微納米線具備大角度耦光的能力,除此之外還有易于連接的優(yōu)異性能。我們的研究表明,鈮酸鋰微納米線具有優(yōu)良的光波導(dǎo)性能,其波導(dǎo)損耗小,并且擁有大角度耦光的能力、易于連接。因此,我們可以預(yù)測鈮酸鋰微納米線在微納尺度集成的光子器件應(yīng)用上將有非常大的潛力。我們的研究結(jié)果可以作為未來應(yīng)用的重要參考。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1

【參考文獻】

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本文編號：1152807