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光折变多重体光栅写入方法及其应用研究

【摘要】: 光折变光栅具有体积小、制作简单、易擦除、可以实时处理、衍射效率高、温度响应小、可以进行窄带滤波等优点,其在波分复用系统和光集成方面有着潜在的应用前景。而光折变LiNbO_3:Fe晶体具有良好的电光、声光以及非线性特性,且在现有的通信窗口1550nm波长处几乎没有光吸收,对光的敏感性很小,是光折变光栅应用于光通信系统的首选材料。本文主要从理论上分析了光折变光栅的形成机理和多重光折变体光栅的滤波原理,并从实验上探讨了在LiNbO_3:Fe晶体中写入光折变体相位光栅的方法及其在波分解复用系统的应用。具体内容如下: ①从光折变效应出发阐述了光折变光栅的形成机理,以光折变体光栅的耦合波理论为基础,讨论了光折变晶体中光折变光栅的衍射效率和波长选择性等问题。进而探讨了体光栅的角度复用技术和多重体光栅写入过程中的曝光技术,用循环曝光法在10×10×10mm~3的块状晶体中成功地写入了8重衍射效率相近的光折变体光栅。最后从体全息理论出发,结合布拉格条件,讨论了多重体全息相位栅的滤波原理。 ②从实验上探讨了利用光辐照法在LiNbO_3:Fe晶体中写入单个体光栅的最佳写入条件。分别观察到了写入光束夹角不同时光栅的拉曼-奈斯衍射和布拉格衍射现象,并对双光束夹角为60°时写入光栅的波长选择性及衍射效率与入射光偏振态的关系进行讨论。 ③对透射体全息光栅在读出过程中的布拉格漂移现象进行了理论和实验分析,得出在本实验条件下,当写入光强比为1∶1时可以很好地抑制布拉格漂移现象的发生。 ④利用在LiNbO_3:Fe晶体中形成的体全息光栅优良的波长和角度选择性,实现了对激光二极管输出波长的测量。通过对10×10×10mm~3块状LiNbO_3:Fe晶体中用角度复用技术写入的8重体光栅的衍射特性分析,证实了光写入多重体光栅应用于波分复用系统的可行性。进而制作了双波长波分解复用器分别实现了对相同方向入射的635nm和650nm两束光、635nm和632.8nm两束光的有效分离。

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