导读:本文包含了二维光波导论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:离子辐照,光波导,二维材料,微结构
二维光波导论文文献综述
宋红莲[1]（2017）在《离子辐照光波导及二维材料的结构调控研究》一文中研究指出作为一种重要的材料近表面改性和材料表面表征手段,离子辐照技术在金属材料、半导体工业、化学、磁性材料、医学、物理等各个领域具有广泛的应用。基于离子与固体材料之间的相互作用,离子辐照技术还可应用于半导体材料的有效掺杂和光波导结构的制备。"集成光学"(Integrated Optics)这个概念在1969年被美国贝尔实验室的S.E.Miller提出,其利用集成电路的方法,以薄膜的形式将所有的光学元件集成在同一个小体积衬底上,具有体积小、效率高、性能稳定、使用方便等优点,在光学信息存储、光纤传感技术、材料科学研究及大容量和远距离的光通讯等领域具有优秀的应用前景。光波导作为集成光学的基本元器件结构,可以同时进行光信号的传输和转换,因此集成光学元件的性能和作用受到光波导结构的直接影响。目前,离子辐照技术已经发展成为一种比较成熟的波导制备方法,通过控制辐照离子的种类、能量、剂量和温度等条件,已经在多种玻璃、半导体、聚合物和晶体等材料上制备出波导结构。在离子辐照过程中,离子本身的能量通过电子及核能量损失在与材料的相互作用过程中消耗掉,从而破坏衬底材料的结构,导致衬底材料的结构畸变及辐照区域折射率的变化,而集成光学元器件的应用价值受到材料结构和光学性质的影响,因此波导内部微结构的研究及光学性质的变化具有重要意义。与固体材料不同,纳米材料的元激发、电子态及材料内部的各种相互作用都有独特的性质,在能源、化工、国防、航天航空、医药等均具有广泛的应用。纳米材料的应用越来越广泛,使更多的研究人员将关注点聚集在纳米材料在苛刻的辐照环境中其结构和性质的变化及变化机理上。离子辐照虽会对材料的结构造成破坏,但是其可以修饰纳米材料表面,使材料的一些性能得到改善和优化。因此研究纳米材料的辐照机理及宏观性质变化,对未来更好的使用离子辐照技术进行纳米材料改性具有重要意义。本文工作主要围绕离子辐照光学晶体(MgAl_2O_4、Y2SiO_5、Pr:Y_2SiO_5)和纳米薄膜材料(ZnO薄膜、多层WS_2纳米片、多层MoSe_2纳米片)展开,主要内容包括:应用离子辐照技术在光学晶体上制备平面光波导结构;离子辐照光学晶体及纳米薄膜材料的晶格损伤和光学、力学等性能变化;应用离子辐照技术调控多层纳米片的层数、厚度及光学禁带宽度。本论文主要采用理论模拟与实验表征相结合的方法研究辐照前后光学晶体及纳米薄膜材料的结构、力学及光学性能的变化,具体有:应用SRIM软件模拟了离子辐照过程中电子及核能量损伤、离子射程分布等;应用棱镜耦合法测试离子辐照样品前后在可见光波段的暗模特性曲线;应用反射计算法(RCM)重构平面光波导结构的折射率分布;应用端面耦合法测试了平面光波导结构在可见光波段的近场光强分布,并利用背反射方法测试了平面光波导结构的传输损耗;应用有限差分光束传输方法(FD-BPM)在RCM重构的折射率基础上模拟光波导的光学传输情况;应用卢瑟福背散射/沟道技术(RBS/Channeling)测试离子辐照前后样品的损伤情况、元素分布及膜厚;应用二次离子质谱(SIMS)分析离子辐照后波导层元素的分布情况;应用X射线衍射(XRD)、拉曼散射(Raman scattering)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)、金相显微镜、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)测试了离子辐照前后样品的结构、表面形貌、膜厚及层数和光学等特性变化;此外,纳米压痕技术用来测试了样品在离子辐照前后力学性质变化。具体研究如下:镁铝尖晶石(MgAl_2O_4)属于立方晶系,具有耐腐蚀、耐高温、较高的硬度和抗弯强度、稳定的物理化学性能、良好的紫外光至红外光波段光学透过率等优良特性,是一种理想的功能材料,被广泛应用于短波长通信、化工、电子器件、激光器材料等领域。采用能量为6.0 MeV,剂量为1.5 × 1015 ions/cm~2的O~(3+)辐照MgAl_2O_4单晶样品制备平面光波导结构。研究结果表明离子辐照后形成了一个典型的"位垒+势阱"型光波导结构,O~(3+)辐照MgAl_2O_4单晶样品的过程中,造成了晶格损伤,产生色心,略微增大了辐照后样品的吸收率。利用不同能量(6.0 MeV、(6.0+ 6.0)MeV)及剂量(5 × 1014 ions/cm~2、1 ×1015 ions/cm~2、1.5 × 1015 ions/cm~2、(4 × 1014 + 5 × 1014)ions/cm~2)的 C~(3+)辐照MgAl204制备平面光波导结构。研究结果表明C~(3+)辐照后形成了 "位垒+势阱"型波导结构,C~(3+)辐照的样品可以很好的限制光的传输,且传输损耗小于O~(3+)辐照后的样品的传输损耗,多能量多剂量的C~(3+)辐照过程中产生的晶格损伤和色心改变了样品的晶格结构,增大了样品在可见光至近红外波段的光吸收率。硅酸钇单晶Y_2SiO_5(YSO)作为一种应用广泛的新型激光晶体材料,具有化学稳定性强,热膨胀系数低,光学性能和导热性能优良等优点,引起了诸多学者的关注。应用能量为6.0MeV、剂量为1 × 1015ion/cm~2的C~(3+)辐照Y_2SiO_5(YSO)晶体制备了平面光波导结构。研究结果表明C~(3+)辐照后形成"位垒"型光波导结构,辐照后样品XRD谱图的FWHM增大,峰位向高角度偏移(2θ值变大),晶粒尺寸变小,Raman峰强度发生变化,且辐照后样品的硬度和杨氏模量均增大,C~(3+)辐照对样品的结构造成损伤,此外,C~(3+)辐照对YSO样品在紫外光波段的吸收特性产生影响,而在可见光及近红外波段则无影响。应用不同能量和剂量的C~(3+)和O~(3+)分别辐照YSO和Pr:YSO晶体制备了多个光波导结构。测试结果表明离子辐照后的样品在TE及TM模式下分别形成了不同类型的波导结构,且C~(3+)辐照形成的波导结构在可见光波段可支持单模传输。O~(3+)辐照形成的波导结构在可见光波段可支持多模传输,O~(3+)辐照较C~(3+)辐照对样品造成的损伤较大。离子辐照后样品在紫外光波段的吸收明显增强,且吸收率随辐照剂量的增大而增加。经C~(3+)辐照后YSO样品的硬度和杨氏模量均随辐照剂量的增大而增加,而经O~(3+)辐照后Pr:YSO样品的硬度和杨氏模量均减小。非金属离子掺杂ZnO材料在可见光区域可以有效提高样品的光吸收,而N离子因其具有与O离子相似的电子结构和离子半径,低的离子能,易于处理和资源丰富等优点,常被考虑作为一种有效的掺杂离子。应用磁控溅射技术在蓝宝石(Al_2O_3)衬底上制备了 ZnO纳米薄膜,选取其中的一部分样品进行能量为90 keV,剂量为1×1015ions/cm~2的N~+辐照处理,对未辐照和辐照后的样品分别进行100至500 ℃的退火处理,研究结果表明N~+辐照和增加退火温度均可提高样品的结晶质量,离子辐照后样品的禁带宽度增大;增大退火温度,未辐照样品的透过率降低,辐照后样品的禁带宽度减小。通过离子辐照技术在合适的退火温度下可以制备高质量的ZnO纳米薄膜材料。因具有层数和面积可控、带隙可在1-2 eV范围调控等诸多优势,单原子层或者几个原子层厚度的二维过渡金属硫化物在润滑剂、催化、能源、光电器件和功能纳米复合材料等众多领域应用广泛。应用能量为600 keV和6.0 MeV,剂量为1 × 1014 ions/cm~2和1 × 1015 ions/cm~2的O离子辐照多层WS_2纳米片,研究结果表明离子辐照后多层WS_2纳米片的层数减少,厚度变薄,高能量的O~(3+)辐照破坏了多层WS_2纳米片原有的叁角形结构。辐照对纳米薄膜样品产生损伤,光学禁带宽度Eg随着辐照离子能量的增大而增加,随辐照剂量的增大而减小。因此,通过调控O离子的辐照条件可以有效调控多层WS_2纳米片的层数及光学禁带宽度。应用能量为 600 keV 和 6.0 MeV,剂量为 1×1014 ions/cm~2 和 1×1015 ions/cm~2的O离子辐照多层MoSe_2纳米片,研究结果表明辐照后的样品的纳米片尺寸变大,有聚集迭加生长的趋势,其形状不再是完美的叁角形结构。高能量高剂量的辐照使纳米片厚度降低,低能量高剂量的O~+辐照使样品的结晶性更好。离子辐照破坏了多层MoSe_2纳米片中层与层之间的范德华力及其电子结构,使样品的透过率增大,改变了多层MoSe_2纳米片的禁带宽度。(本文来源于《山东大学》期刊2017-04-03）
胡文成,张解放,黄文华,卢志明[2]（2015）在《二维梯度折射率光波导中线光畸形波的传播控制》一文中研究指出非均匀非线性波导中光脉冲的传播由(2+1)维变系数非线性薛定谔方程描述。采用相似变换方法求解了(2+1)维变系数非线性薛定谔方程的精确畸形波解,并讨论了带有外势项的非线性薛定谔方程控制的线光畸形波在波导放大器中的传播问题。给出了操控线光学畸形波解传播的控制条件,发现线光畸形波的特性,如振幅和位置等,在非线性光学介质中是可以控制的。在可控参数条件下,讨论了可控光畸形波在非线性介质中的传播行为,包括延迟激发、抑制和保持。研究结果在理论和实际应用上都具有重要意义。(本文来源于《光学学报》期刊2015年07期）
孙艳秋,雷义龙,鲍桥梁,廖清,孙旭辉[3]（2014）在《有机单晶微米片二维光波导及气致变色研究》一文中研究指出在本文中,我们利用自组装方法,合成了一种新型六方有机发光单晶微米片。通过X射线衍射(XRD),投射电子显微镜(HT-TEM)和荧光光谱(PL)表征发现,该六方微米片具有良好的单晶结构和荧光发光特性。进一步研究表明且其存在二维光波导特性,以及气致变色特性。这些结果表明其在光学微谐振器和气体传感器方面有潜在的应用价值。(本文来源于《中国化学会第29届学术年会摘要集——第21分会：光化学》期刊2014-08-04）
张栋,赵建林,吕淑媛[4]（2011）在《低群速度色散和低损耗的二维光子晶体慢光波导》一文中研究指出利用平面波展开(PWE)法分析了慢光在由介质柱和空气背景构成的二维叁角晶格光子晶体耦合微腔波导中的传播特性。数值模拟结果表明:随着缺陷腔之间距离的增大,导模的群速度减小很快;兼顾色散和损耗的影响,当相邻微腔间距两倍于晶格常数时,耦合微腔波导单位厚度(mm)透射比为47%,带宽为1.97GHz,导模有效群折射率为22.4,通过对波导的群速度色散(GVD)特性进行分析,发现慢光区域的群速度色散的数量级低至10-2,具有较好的慢光特性,能够保证光波的高效传输。基于这种结构的耦合微腔波导提出了一种低损耗的光延迟器结构,计算表明该结构可实现的延迟时间为9.4ps,光传输损耗低于1dB。(本文来源于《光学学报》期刊2011年01期）
刘明芳[5]（2010）在《极坐标下二维逆矩阵法测量光波导折射率》一文中研究指出随着集成光学的迅速发展,光纤和波导作为集成光学中大量信号快速传输的载体,其各项特性的研究变得越来越重要,而光纤和波导的多项特性都是由折射率所决定的,因此,能够准确快速的测量光纤和波导折射率就显得尤为重要。近年来,有很多很有价值的测量方法及理论被提出,但是现有的方法,大多都需要假设光纤或波导具有对称结构,因此在实际应用中存在一定局限性。为了解决这个问题,我们提出了在极坐标下利用二维逆矩阵法测量光波导折射率的方法。本文所提出的方法操作简单、原理易懂,成本低廉,试验装置易于实现,准确性高,避免了由于假设材料具有对称性而带来的误差,因此是测量不对称结构的光纤及波导折射率分布的一个好方法。同时,它不需要迭代计算,不需要假设未知量的初始逼近函数,可以进行线性求解,结果能够提供更直观,立体,多角度的图形。本文分别以单模阶跃光纤和条形波导为例详细介绍了极坐标下利用二维逆矩阵法测量光波导折射率的方法。我们利用二维有限差分的概念,在极坐标下离散波动方程,避免了二维波动方程的计算,解决了波导区域与基底折射率相差很小的问题。利用插值的方法将直角坐标系下的原始数据转化到极坐标系中,减小了运算过程中的误差,精确得出了折射率分布图样,结果可以灵活得到任意一点的折射率值,因此可以用于测量横截面不对称的介质光波导。(本文来源于《吉林大学》期刊2010-04-01）
袁彬彬,蔡祥宝,马骏,刘诗云,巩庆志[6]（2007）在《二维光子晶体光波导透射特性的研究》一文中研究指出用时域有限差分方法(FDTD)研究光波在光子晶体光波导中的传播规律,发现不同形状的波导能够导引不同频率的光波。光子晶体波导的带隙宽度和透射系数与该波导的结构和参数都有很大的关系,随着介质柱半径的变化,带隙呈现一定的变化规律,介质柱半径变小,该波导的带隙向高频方向移动,且带隙的宽度变宽;而介质柱半径变大时,光波的透射峰的峰值却变得比较大,损耗变小。研究结果为光子器件的设计提供了理论依据。(本文来源于《光学仪器》期刊2007年04期）
麻云凤[7]（2007）在《二维逆矩阵法测量不对称介质光波导的折射率》一文中研究指出随着光通信技术的迅猛发展,以介质光波导为传输媒质的研究飞速发展。从第一套光纤通信设备投入商用市场以来,光纤通信以强有力的发展势头跻身于组建现代通信网叁大支撑网之一。据估算,光纤本身固有带宽极大,传输速率可高达40G bit /s,然而现在应用的带宽极小,因而继续探索新技术使之成为超大容量,超长传输距离的新一代传输系统。为了构建色散移位光纤(DSF)、掺铒光纤放大器(EDFA)和波分复用器(WDH)相结合的新一代传输系统,研究光波导的传输结构、传输特性和耦合特性就成为必要。而这些特性研究的基础就是介质光波导折射率的分布。考虑到工艺上各种因素导致波导的不对称性,发展一种简便且能测量具有不对称结构波导的折射率就变得更有意义。鉴于上述考虑,本文提出一种新的测量不对称结构波导折射率的方法,即二维逆矩阵方法。并分别以单模光纤和条形波导为例给予证明。利用红外CCD通过近场采集光斑、系统分析光斑,再利用二维有限差分方程构造二维逆矩阵来计算不对称波导的折射率。最终证明结合近场分析的二维逆矩阵法可以用来测量不对称波导的折射率,且这种方法快捷,简单,能获得更直观的二维折射率分布图。且为折射率的测量又添一个新的方法,同时弥补了一些传统方法运算量大、难于求解、精度不高等缺点,且不需要再假设波导具有不对称结构、均匀性等苛刻条件。(本文来源于《吉林大学》期刊2007-05-15）
薄中阳[8]（2006）在《二维FDTD集成光波导模拟及子域合成法研究》一文中研究指出集成光学近年来取得了突飞猛进的发展,并越来越广泛地应用于光通讯为主的多个领域。光波导作为集成光学的主要组成部分,其局部性能指标直接决定了集成光学整体器件的性能。在介质吸收可忽略的情况下,光的传播损耗是与光波导结构直接相关的。由于光波导几何结构及材料选择方面涉及参数比较多,实际制造时工艺复杂,小批量生产成本极高,因此不可能采用制造成品后再测量其实际各项性能指标的方法优化,而必须依靠计算机仿真完成初步优化设计。本文就软件仿真方面进行分析和讨论,介绍使用的算法及建模相关事宜。 时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain Method)是近年来发展极快的一种电磁场计算方法,已在电磁辐射、散射、天线、微波与毫米波技术、光电子学等领域得到广泛的应用。本文介绍了FDTD方法的基本理论,包括建模,边界条件,激励源等等。并采用二维时域有限差分法(2D-FDTD)编写FORTRAN程序,对点源在自由空间的辐射,平行介质波导方向耦合器和四分之一圆弧弯曲波导进行了仿真分析,分析了仿真图样的光强分布,给出了其中一些影响参数。 本文还提出了一种新的建模方法:子域合成法。该方法为具有特定形状的仿真对象量体裁衣,用一系列矩形子区域将其适当覆盖,然后在组合而成的多边形FDTD区域边界相应设置多个吸收边界与吸收角点,从而构成由多子域合成的计算域。将子域合成法应用于光波导的计算机仿真中,并对弯曲波导进行了数值模拟以考查其损耗状况。结果显示该方法可以有效节省硬件资源与计算时间,对于提高FDTD较大规模仿真运算效率具有实际意义。(本文来源于《浙江大学》期刊2006-01-01）
王胜民,张弘文[9]（2005）在《大尺度频域有限差分法应用于二维光波导组件计算》一文中研究指出本论文利用频域有限差分法分析大尺寸复杂光电组件,以tapered W.G.和tilt facet W.G.为例子。此二例均属于叁层结构,在左右边界我们结合有限差分和解析解创造出完美的吸收边界(PerfectAbsorption:Boundary Condition,PABC),在计算量上我们引用Thomas method减少矩阵的计算量,若此结构具有对称性,我们又可利用对称原理将计算量减半。(本文来源于《2005年海峡两岸叁地无线科技学术会论文集》期刊2005-08-01）
潘英俊,刘嘉敏,龚卫国[10]（2003）在《光波导叁向力触觉传感技术中的二维与叁维有限元模型分析》一文中研究指出触觉传感作为机器人的主要传感方式之一已越来越受到人们的广泛关注,而叁向力触觉传感技术则是机器人研究中的一项关键技术。针对一种新型光波导叁向力触觉传感系统,本文利用有限元分析方法分别建立了二维和叁维有限元模型,通过一系列模拟仿真实验,推导出相应的数学模型,得到检测计算叁向力的数学表达式,从而论证了该传感系统的可行性。(本文来源于《电子测量与仪器学报》期刊2003年01期）
二维光波导论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
非均匀非线性波导中光脉冲的传播由(2+1)维变系数非线性薛定谔方程描述。采用相似变换方法求解了(2+1)维变系数非线性薛定谔方程的精确畸形波解,并讨论了带有外势项的非线性薛定谔方程控制的线光畸形波在波导放大器中的传播问题。给出了操控线光学畸形波解传播的控制条件,发现线光畸形波的特性,如振幅和位置等,在非线性光学介质中是可以控制的。在可控参数条件下,讨论了可控光畸形波在非线性介质中的传播行为,包括延迟激发、抑制和保持。研究结果在理论和实际应用上都具有重要意义。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
二维光波导论文参考文献
[1].宋红莲.离子辐照光波导及二维材料的结构调控研究[D].山东大学.2017
[2].胡文成,张解放,黄文华,卢志明.二维梯度折射率光波导中线光畸形波的传播控制[J].光学学报.2015
[3].孙艳秋,雷义龙,鲍桥梁,廖清,孙旭辉.有机单晶微米片二维光波导及气致变色研究[C].中国化学会第29届学术年会摘要集——第21分会：光化学.2014
[4].张栋,赵建林,吕淑媛.低群速度色散和低损耗的二维光子晶体慢光波导[J].光学学报.2011
[5].刘明芳.极坐标下二维逆矩阵法测量光波导折射率[D].吉林大学.2010
[6].袁彬彬,蔡祥宝,马骏,刘诗云,巩庆志.二维光子晶体光波导透射特性的研究[J].光学仪器.2007
[7].麻云凤.二维逆矩阵法测量不对称介质光波导的折射率[D].吉林大学.2007
[8].薄中阳.二维FDTD集成光波导模拟及子域合成法研究[D].浙江大学.2006
[9].王胜民,张弘文.大尺度频域有限差分法应用于二维光波导组件计算[C].2005年海峡两岸叁地无线科技学术会论文集.2005
[10].潘英俊,刘嘉敏,龚卫国.光波导叁向力触觉传感技术中的二维与叁维有限元模型分析[J].电子测量与仪器学报.2003