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研究生:章豐帆
研究生(外文):Feng-Fan Chang
論文名稱:熱極化熔融石英玻璃之二階非線性光學特性的衰減現象之探討
論文名稱(外文):A study on the degradation of second order nonlinear optical characteristics of thermally poled fused quartz
指導教授:趙煦
指導教授(外文):Shiuh Chao
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:123
中文關鍵詞:二階非線性熱極化熔融石英玻璃衰減非線性光學
外文關鍵詞:second order nonlinearitythermal polingfused quartzfused silicaglassdecaydegradation
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非線性光學在目前應用的範圍非常廣泛,包括電光調變、頻率轉換、光通訊應用之色散補償等。一般具二階非線性光學性質的物質如Quartz、LiNbO3、LiTaO3等等,都是晶體結構或是化學合成的高分子化合物。1991年R.A. Myers等發現將熔融石英平面基板加熱,並施加高電壓(熱極化法),成功地使中心對稱結構的熔融石英基板產生恆常性的二階非線性光學特性,使得價格便宜之熔融石英獲得更廣泛的應用。
本論文主要在探討熱極化熔融石英產生的二階非線性光學特性隨時間衰減之現象,目前其他研究熱極化之學者都尚未提出有關熱極化空白熔融石英後的衰減現象。用以實驗的熔融石英分別為屬於Type I製程的GE124與Type II製程的KV。GE124在大氣環境熱極化所得之二階非線性特性幾乎不衰減,但在真空環境熱極化後,會有明顯衰減現象。KV在大氣與真空環境熱極化後都有衰減現象,若在熱極化降溫後持續加高電壓一段時間,可以減緩衰減,而且熱極化後之樣品保存在低濕度的環境中,可以有效抑止衰減。衰減過程中二階非線性特性衰減,但非線性分佈深度不變。
對於大氣與真空環境下熱極化之比較,實驗結果為兩者所產生之二階非線性特性與非線性分佈深度大致相同。
摘要 I
誌謝辭 II
目錄 III
圖表目錄 V
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 二階非線性光學的二階諧波產生理論簡述 2
1.3 熱極化中心對成結構晶體產生二階非線性之機制 5
1.4 熱極化後二階非線性強度衰減現象相關論文回顧 8
第二章 熱極化熔融石英之製程及量測 14
2.1 實驗用熔融石英之特性 14
2.2 大氣環境熱極化系統 18
2.3 真空環境熱極化系統 19
2.4 實驗流程及量測系統 22
2.4.1 切割與編號 22
2.4.2 清洗 24
2.4.3 光譜特性測量 25
2.4.4 熱極化 28
2.4.5 二階非線性光學性質之量測 33
第三章 大氣與真空環境下熱極化熔融石英之比較 36
3.1 大氣與真空環境熱極化之參數定義 36
3.2 比較大氣與真空環境下熱極化熔融石英之實驗方法 39
3.3 Type I Fused Quartz GE124 大氣與真空環境下熱極化之比較 42
3.4 Type II Fused Quartz KV Contains Low OH 大氣與真空環境下熱極化之比較 44
第四章 熱極化熔融石英之二階非線性光學特性的衰減現象 46
4.1 二階非線性強度衰減之量測方法 46
4.2 保存樣品之環境控制 49
4.3 Type I Fused Quartz GE124二階非線性光學特性的衰減現象 50
4.3.0 數據 50
4.3.1 熱極化後保存於大氣環境 63
4.3.2 真空熱極化後保存於高濕度與低濕度環境之比較 64
4.3.3 大氣環境熱極化後保存於高濕度與低濕度環境之比較 67
4.4 Type II Fused Quartz KV Contains Low OH二階非線性光學特性的衰減現象 70
4.4.0 數據 70
4.4.1 熱極化後保存於大氣環境 92
4.4.2 熱極化降溫後維持高電壓抑制衰減 97
4.4.3 真空環境熱極化後保存於高濕度與低濕度環境之比較 105
4.5 Type II Fused Quartz Contains High OH二階非線性光學特性的衰減現象 111
第五章 結論與未來方向 112
5.1 結果討論 112
5.2 未來方向 113
參考文獻 114
附錄 116
A1. 樣品表面鍍銀之熱極化 116
A2. 真空熱極化系統之樣品夾具設計圖 121
附錄參考文獻 122
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