彭隆瀚臺灣大學：光電工程學研究所曾鈺珮Tseng, Yu-PeiYu-PeiTseng2007-11-252018-07-052007-11-252018-07-052007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50672本篇論文主要可以分為準相位匹配(Quasi-Phase-Matching，QPM)原理的介紹、二維週期性極化反轉非線性光子晶體的製作，以及光學量測等三大部分。 首先在原理部分，吾人簡單的介紹了非線性頻率轉換，與準相位匹配的理論。 第二，吾人使用小線寬光阻絕緣層法、高介電係數材料二氧化矽(SiO2)薄膜絕緣層法以及鎳擴散法，且利用高電壓極化反轉的方式來製作非線性光子晶體，經由搭配使用上述之方法後，製作得到改良，接著比較本研究所使用的製程方法，並分類各優缺點。本研究目前已經成功的在厚度500微米的鉭酸鋰中成功制作出週期5.07μm的2D-PPCLT、7.76μm的1D/2D-PPCLT及12.48μm1D/2D-PPCLT，有效面積可達6mm×6mm，已達成利用二倍頻技術輸出紅、綠、藍光雷射光源。 最後在光學量測部分，本研究利用光學參量振蕩器 (Optical Parametrical Oscillator,OPO)系統産生出波長930nm的泵浦光源，進行二倍頻量測.This thesis is organized into three parts: (a) an introduction to the theory of Quasi-Phase Matching(QPM), (b) the design and fabrication of two-dimensional periodically poled congruent grown LiTaO3 (2D-PPCLT), and (c) the second harmonic generation(SHG) of QPM-PPCLT for blue laser. At first, the theory of nonlinear frequency conversion and quasi-phase matching is briefly introduced. Several fabrication methods, including a thin film coating with photoresist, high permittivity dielectrics, and Ni diffusing are used in characterize of the nonlinear photonics crystals poling properties. Combine the advantage of field suppression by Ni diffusion high permittivity dielectrics. 500μm-thick 2D-PPCLT with 5.07μmperiod,1Dand 2D-PPCLT with 7.76μmand 12.48μmperiod have been successfully fabricated. The effective area is 6mm×6mm第一章　緒論 - 1 - 1.1 簡介 - 1 - 1.2 常用之非線性材料的比較 - 2 - 1.3 鉭酸鋰晶體介紹 - 4 - 1.3.1鉭酸鋰的鐵電相 - 4 - 1.3.2 鉭酸鋰的焦電現象 - 6 - 1.3.3 鉭酸鋰晶體之摻雜 - 7 - 1.4 區域反轉結構之製作方法 - 8 - 1.4.1鋰離子外擴散法 - 8 - 1.4.2質子交換法 - 8 - 1.4.3電子束掃瞄法 - 8 - 1.4.4層狀結構長晶法 - 9 - 1.4.5 外加高電壓法 - 9 - 1.5 論文內容概述 - 10 - 第二章　準相位匹配之原理 - 11 - 2.1 非線性頻率轉換與相位匹配 - 11 - 2.2 雙折射相位匹配 - 14 - 2.3 一維空間的準相位匹配 - 14 - 2.4 二維空間的準相位匹配 - 18 - 第三章　二維週期性極化反轉鈮酸鋰的設計與製作 - 21 - 3.1 晶體週期之設計 - 21 - 3.2 高電壓極化反轉製作週期性結構之實驗架構 - 23 - 3.2.1 高電壓極化反轉實驗架構[] - 23 - 3.2.2 液態電極與夾具設計 - 25 - 3.2.3 電極的定義方式 - 26 - 3.2.3 極化反轉模型與高電壓波形 - 28 - 3.4 使用光阻製作週期性結構 - 31 - 3.5 反轉區域的觀測 - 34 - 3.5.1氫氟酸蝕刻法 - 34 - 3.5.2 晶體加熱後從特定方向的穿透光源來觀測 - 36 - 3.6 使用SiO2製作週期性結構 - 39 - 3.7 使用鎳擴散製作週期性結構之改良 - 43 - (1)製作鎳金屬圖形 - 44 - (2)高溫處理 - 45 - (3)外加高電壓 - 46 - 3.8 各種製程之優缺點比較與討論 - 50 - 第四章　倍頻光學量測 - 52 - 4.1 實驗動機 - 52 - 4.2二維PPCLT準相位匹配之倍頻藍光產生 - 52 - 4.1.1 泵浦光源系統架構 - 52 - 4.1.2 藍光二倍頻實驗架構 - 54 - 第五章　結論與未來展望 - 59 - 5.1 結論 - 59 - 5.2 未來展望 - 59 - 參考文獻 - 61 -2028050 bytesapplication/pdfen-US鉭酸鋰準相位匹配光子晶體頻率轉換二倍頻Quasi-Phase MatchingLiTaO3Photonic crystalsfrequency conversionsecond harmonic generationthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50672/1/ntu-96-J94941020-1.pdf