Abstract
摘要 本文之中，以鉭酸鋰(LiTaO3)晶體為基材，針對以質子交換製作波導之方式來研究。首先，以苯甲酸(benzoic acid)進行質子交換(proton exchange)形成波導之實驗，以及退火(anneal)製程之相關技術，作了一個完整的探討。此外，在通道波導的製作方面，其阻擋層之製成方式與所使用之材料，亦有完整之研究。 對於所製成之波導， 必須使用了適當之量測分法來分析，其中包括了以穿透光譜圖中穿透率與波長之關係，來計算質子交換後波導之厚度質子交換層之深度；又根據質子交換之特性，將使得質子交換層中，鉭酸鋰晶體非尋常折射係數上升，則使用適當偏極化之雷射光，以稜鏡耦合(prism coupler)來量測波導之有效折射係數(Neff)，再由IWKB法重建退火處理後，波導之折射係數分佈。 其次，分析質子交換後，波導之折射係數分佈可近似為階梯狀(step-like)之分佈，而退火處理之後，則轉變為漸變式之折射係數分佈(graded-index profile)，依上述之特性，將波導之折射係數變化隨著不同製成條件而變化之情形，應用至擴散原理之中，以此來建立一波導特性之擴散模擬系統，並計算出擴散係數，可模擬出經過質子交換與退火製程後波導之濃度分佈及折射係數分佈，並推廣至2D通道波導之二維濃度分佈及折射係數分佈。此外，亦取出模擬之結果與實際量測之結果相比較，確立此模擬系統之可靠度。 最後，應用波導之模擬於QPM-SHG產生倍頻藍光之分析，利用模擬通道波導所產生之二維折射係數分佈，放入BPM-CAD執行，可以得到，不同之製成條件下，基頻光(ω)與倍頻光(2ω)之所有的mode，以及其傳播常數(propagation constant)、電場分佈(mode field)，再以此來計算QPM-SHG產生倍頻藍光之重疊積分(overlap integral)與其效率分析，以此了解波導中倍頻產生藍光之情形，進而設計適用之波導。