УДК 535(06)+004(06) Д.О. АНИСИМОВ, М.В. БОРОДИН, В.В

УДК 535(06)+004(06)
Д.О. АНИСИМОВ, М.В. БОРОДИН, В.В. ЩЕРБИНА, С.А. КУЗНЕЦОВА1, В.В. КОЗИК1,
С.М. ШАНДАРОВ
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники,
1
Томский государственный университет
ИССЛЕДОВАНИЯ СТОЙКОСТИ ВОЛНОВОДОВ Zn:LiNbO3 К ОПТИЧЕСКОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ
В работе представлены результаты исследований по формированию и оценке воздействия оптического
излучения на волновод Zn:LiNbO3.
Кристаллы ниобата лития используются для создания интегрально-оптических устройств, благодаря
хорошим электрооптическим и нелинейно-оптическим свойства. В настоящем сообщении представлены
результаты исследования стабильности характеристик волноводов Zn:LiNbO3, полученных известным
методом высокотемпературной диффузии из пленок ZnO в подложки ниобата лития [1].
Подложки конгруэнтного ниобата лития X-среза имели толщину 3 мм и поперечные размеры 7×24 мм 2
по осям Z и Y, соответственно. Пленки ZnO на LiNbO3 получали из пленкообразующих растворов по зольгель технологии. В качестве исходных веществ были выбраны соль нитрата цинка и салициловая кислота
(C6H4(OH)COOH), растворителя – 96%-ный (масс.) этанол. Толщина полученной пленки составляла ~120
нм. Для проведения высокотемпературной диффузии структуры LiNbO 3+ZnO, вместе с порошком ниобата
лития для предотвращения обратной диффузии, помещались в трубчатую печь. Отжиг проводился в
воздушной атмосфере при температуре 1050 ºС в течение двух часов.
Для исследования характеристик полученных волноводов после отжига производились оптические
измерения спектра эффективных показателей преломления волноводных мод и показателя преломления
подложки методом призменного ввода-вывода излучения. Один из сформированных волноводов,
использованный в дальнейших исследованиях, поддерживал распространение трех TE-мод при вводе
излучения с длинами волн 526,5 и 532 нм, двух ТЕ-мод для 633 нм, и двух TE-мод при 1053 нм.
Стойкость данного волновода к оптическому излучению исследовалась по методике, описанной в [2].
Экспериментальная установка состояла из лазера с длиной волны 532 нм, коллиматора, полупрозрачного
зеркала, волновода Zn:LiNbO3, рутиловых призм ввода-вывода, фотодиода ФД-24К, микроамперметра и
блока считывания и обработки данных, подключенного к персональному компьютеру. Интенсивность
излучения лазера изменялась посредством изменения угла падения лазерного луча на пластину из
кварцевого стекла. В результате экспериментов, время которых составляло от 600 до 7200 с, были получены
зависимости интенсивности излучения на выходе из волновода от времени воздействия при мощностях
пучка, падающего на призму ввода, составляющих 4, 18 и 37 мВт. При входной мощности 4 мВт в течение 1
часа плавное уменьшение интенсивности выводимого из волновода излучения произошло в 2,88 раза. Для
входной мощности 37 мВт выходная интенсивность за 2 часа экспозиции упала в 12,25 раза.
Проведенные оценки показали, что в проведенных экспериментах излучению с входной мощностью 1
мВт соответствует средняя интенсивность света в волноводе, составляющая 300 мВт/см 2. Для создания
волноводов Zn:LiNbO3, более стойких к оптическому излучению с длиной волны 532 нм, необходимо
определение механизма деградации их характеристик и оптимизация параметров процесса формирования,
таких как толщина пленки, время и температура диффузии.
Работа выполнена при поддержке ФЦП (государственный контракт № 02.740.11.0553) и гранта РФФИ
№ 09-02-00609_а.
Список литературы
1. Fabrication, characterization and index profile modeling of high – damage resistance Zn – diffused
waveguides in congruent and MgO:Lithium niobate / W.M. Young, M.M. Fejer, M.J.F. Digonnet, A.F. Marshall,
R.S. Feigelson // J. Lightwave Technol. 1992. V.10, № 9. P.1238–1246.
2. High intensity illumination effects in LiNbO3 and KTiOPO4 waveguides / D. Eger, M.A. Arbore, M.M. Fejer,
M.L. Bortz. // J. Appl. Phys. 1997. V.82, №.3. P.996-1005.