1、自導波光學問世以來,由于它在未來信息社會巨大的應用潛力,一直受到學術界和技術界的高度重視.經(jīng)過三十余年的發(fā)展,今天已初步成為一門體系完整的學科.以導波光學為理論基礎的光纖技術、平面型光波導技術、集成光電回路及集成光路技術獲得了迅速的發(fā)展.半導體激光器、電光波導調(diào)制器和多路光電開關等一大批實用化光電元器件正在通信系統(tǒng)中越來越多地發(fā)揮著重要作用. 本文在一般介質(zhì)平板波導的基礎上,分析了雙面金屬包覆波導的特性.雙面金屬包覆波導結構由導

2、波層、上下金屬包覆層組成,上層金屬比較薄,作為波導層覆蓋層,同時也作為耦合層.雙面金屬包覆波導的導模有效折射率范圍比一般介質(zhì)波導大得多,沒有比覆蓋層折射率大的限制,可以介于零和波導層折射率之間.根據(jù)亞毫米雙面金屬包覆波導的性質(zhì),提出了一種全新的自由空間直接耦合方法.與其他的波導耦合技術,如棱鏡耦合、光柵耦合等相比,不僅結構簡單,而且有一些優(yōu)良的特性.本文從理論上推導、實驗上驗證了亞毫米尺度雙面金屬包覆波導中的超高階導模具有偏振無關性,并

3、對導波層的折射率、厚度以及入射光波長非常靈敏的特性,為下一步的光電子器件研究提供了理論基礎. 光學濾波器是光學應用的一個關鍵性器件,在激光光通信系統(tǒng)中,光學測量等領域具有廣泛的應用.根據(jù)高階導模對入射波長敏感的特性,本文提出了基于雙面金屬包覆波導的光學窄帶濾波器應用.本文介紹了基于亞毫米尺度雙面金屬包覆波導的窄帶濾波器的工作原理,并進行了實驗驗證,對器件的性能進行了測試和分析.初步實驗表明:濾波器的譜半寬達0.08nm,中心波長

4、可調(diào),可調(diào)諧范圍大,并具有偏振無關性,預計在波長鎖定,激光測試領域具有應用潛力. 根據(jù)超高階導模對導波層折射率敏感的特性,本文提出了基于雙面金屬包覆波導結構的反射型電光調(diào)制器,該器件的結構簡單,僅由上下兩層金屬和導波層三部分組成.金屬層既可作為包覆層又可作為電極.制備工藝非常簡單,加工要求也不高,因此成本相當?shù)土?與波導傳輸型電光調(diào)制器相比,本方法制作的反射型電光調(diào)制器的插入損耗很小.由于器件基于準直光反射原理工作,在無線光通信

5、、大孔徑激光調(diào)制方面將會得到應用. 和棱鏡耦合一樣,雙面金屬包覆波導直接耦合還可用于薄膜參數(shù)測量領域.波導中導模的傳播常數(shù)與導波層的厚度以及折射率密切相關,因此可以利用自由空間直接耦合技術測量波導中導模的傳播常數(shù),來同時求得導波層薄膜的折射率及厚度.由于雙面金屬包覆波導的特殊性質(zhì),還可以測量高折射率的材料,相比棱鏡耦合系統(tǒng)大大拓寬了測量范圍.由于采用金屬作為包覆層,可以很方便的在導波層兩側施加電壓,因此也可方便的測量材料的電光系