钛扩散铌酸锂脊形波导的理论分析与制备优化

本文主要探讨了钛扩散铌酸锂脊形波导的理论分析及其初步制备过程。铌酸锂作为一种重要的光学材料，因其优异的电光性能和机械稳定性，在光电子学领域有着广泛应用。脊形波导作为其一种特殊形式，由于其三维结构能有效约束光波，对于光信号的处理和集成有着独特的优势。 研究中，作者关注了两种常见的制作方法：刻蚀钛扩散和质子交换。这两种方法均被用来将传统的铌酸锂条形波导或平板波导转化为脊形结构。通过数值仿真，研究人员发现，当钛扩散条件保持一致时，刻蚀法制备的脊形波导在横截面和纵截面方向上都能更好地束缚横电基模光场，这有助于提高光波的传输效率和减小电光调制器的尺寸，从而降低设备的整体尺寸并增强光电重叠积分因子。 实验部分，首先制备了钛扩散铌酸锂平板波导，然后采用微机电系统（MEMS）技术在其表面制造出铬膜马赫-曾德尔干涉计（MZI）阵列。接着，通过在SF6气氛中进行反应离子刻蚀，成功地实现了平板波导向脊形波导的转换，初步制得了铌酸锂脊形波导的MZI阵列。扫描电镜分析结果显示，制得的脊形波导横截面呈现出梯形，侧面较为粗糙，而脊的高度约为670纳米，这为后续的光波操控提供了精确的几何参数。 关键词集中在光学器件、铌酸锂、反应离子刻蚀以及脊形波导这些核心概念上，表明了研究的焦点在于探索如何优化这一新型波导结构的设计和制备技术。这项工作不仅深化了我们对钛扩散铌酸锂脊形波导的理解，也为未来高性能光电子器件的研发提供了新的可能性。