基于PMNT透明陶瓷的高速电光开关和电控衍射光栅研究
电光器件的发展对材料的性能提出了越来越高的要求,由于电光陶瓷材料具有大的电光系数,较稳定的结构和制作成本低等明显优势,其在电光器件领域已经成为一个新的研究热点.而铁电电光陶瓷材料可以说是近几十年来电光陶瓷研究中的明星,但在PMNT电光陶瓷面世之前,对铁电电光陶瓷的研究主要集中在PLZT材料上.自PMNT电光陶瓷面世之后,由于其具有比PLZT数倍大的电光系数,更好的回线特性,较低的电致损耗等优点,因此,PMNT电光陶瓷正在逐步取代PLZT成为一个新的热点.
本文以新型PMNT电光陶瓷材料的性质及基于PMNT陶瓷的高速电光器件为研究中心,对PMNT电光陶瓷的光学特性、基于PMNT电光陶瓷的高速电光开关、基于PMNT电光陶瓷的反射式表面叉指电极衍射光栅等课题进行了较为系统理论分析和实验研究,取得一些不错的研究成果,其总结如下:
①对PMNT电光陶瓷所具有的光学性质和物理性质进行了总结.而后,对本研究所使用的PMNT电光陶瓷进行了细致的特性测试研究,主要包括:有效折射率;电光系数;热光系数;回线特性和电致饱和现象.这些都为基于这种新型电光陶瓷的光电子器件的发展提供了很好的理论依据和参考;
②设计了一种具有偏振无关特性的π相移Sagnac环结构高速电光开关,并对该开关的理论进行了详细研究.搭建了一套高速电光开关实验装置,得到的高速电光开关的开关速度为165ns,常温下的开关电压215V,证明了该电光开关具有重复性好、偏振无关等优点.同时论文还对开关的温度响应特性、频率响应特性进行了系统的实验研究和分析;在此基础上,提出了改进高速电光开关温度稳定性的技术方案;
③提出了一种反射式表面叉指电极衍射光栅结构,建立了其对应的理论分析物理模型,然后利用MATLAB对该物理模型进行了编程仿真,在此基础之上,进一步对不同电压下、不同偏振态、不同入射角度下所对应的光栅远场衍射图样进行了计算和分析,并对影响该仿真程序仿真精度的因素进行了分析.最后制作了电控衍射光栅实物,并进行了较为详细的实验研究,通过实验结果和数值模拟结果之间的对比验证了该理论模型的正确性.
- 作者：
- 乔磊
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院
- 专业名称：
- 光学工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 瞿荣辉；叶青
- 关键词：
- PMNT透明陶瓷；高速电光开关；电控衍射光栅；工艺参数；数值模拟；回线特性
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