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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

主要目的是对比使用飞秒激光在晶体中制备光波导结构和使用其他方法制备的过程及其优势，利用准相位匹配技术分析周期极化晶体光波导在激光频率变换中的应用，研究了光在波导阵列中的传输耦合性质，并且重点讨论了圆形截面的耦合波导阵列中倍频效应的转换效率随波导参数的变化关系。

光波导易于和光纤通信系统耦合且损耗小，在频域中呈现出丰富的传输特性，成为光纤器件的研究热点。与离子注入法和热扩散型离子交换法等目前常用的制作方法相比，飞秒激光制作波导在室温环境下进行，过程简单，波导结构在高温时仍能保持良好的质量和稳定性。

2. 研究的基本内容

光波导是折射率较高的区域被折射率较低的区域所包围的微型结构，可将光限制在微米量级的结构内传输，从而达到很高的光密度。在波导结构上集成多个光学元件，可以形成的具有整体功能的集成光子芯片，从而实现小型化、稳定化和高性能的光学系统。作为集成光子学芯片的基本单位，光波导的性能直接决定了整个集成器件的性能。

到目前为止，人们已经实现用多种方法制备光波导，例如载能离子束注入，飞秒激光写入，离子交换，金属离子热扩散和薄膜沉积等。其中飞秒激光写入主要是用高光密度的近红外飞秒激光脉冲，诱导光学材料发生双光子或多光子非线性吸收过程，通过雪崩电离子引起材料的结构变化，并引起相应的折射变化，在特定区域形成光波导。飞秒激光写入具有快速、清洁等优点，空间分辨率极高，而且基片材料的选取不受限制，已经有越来越多的应用于光波导的制备。

利用准位相匹配技术,人为地在非线性晶体上制备出非线性系数的周期结构,来满足位相匹配条件,可以提高频率转换的效率与扩大非线性晶体的应用波段范围。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：

利用新准相位匹配技术设计制备一个满足倍频效应的光学超晶格，然后利用飞秒激光制作一个基于光学超晶格且包含三个波导的圆形截面波导结构，其中可以发生倍频效应，讨论波导中的传输耦合性质，及倍频效应的转换效率随波导参数的变化关系。

4. 参考文献

[1]王锦仁.基于二波耦合和级联二阶非线性效应的ppln波导特性研究[d].哈尔滨工业大学,2007:1-58

[2]穆诗尧.飞秒激光微加工坦酸锂波导及其特性的研究[d].南京大学,2012:1-62

[3]谭杨.光学晶体波导中的激光和非线性效应[d].山东大学,2011:1-155