利用高介電係數材料與高溫製程製作二維非線性光子晶體

Fabrication of nonlinear photonic crystals by using the high permittivity dielectrics and the high temperature processes

林威呈(Wei-cheng Lin)

指導教授 ： 彭隆瀚

國立臺灣大學/電機資訊學院/光電工程學研究所/碩士(2004年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2004.10351

摘要

本論文主要可以分為準相位匹配原理的介紹、二維週期性極化反轉非線性光子晶體的製作以及鉭酸鋰的高溫製程等三大部分。
首先，在原理部分，吾人簡略的介紹了非線性頻率轉換，與準相位匹配的原理。
接著，在製程部分，吾人介紹了幾種週期性結構的製作方式，包含利用高介電係數材料作為絕緣層製作週期性結構，與利用表面淺層反轉製作週期性結構，並比較其優缺點。目前，已經成功在厚度500um的鈮酸鋰中製作出週期29.5um二維週期性結構，且有效長度可以達到12mm左右。
最後，在高溫製程部分，吾人在高溫下對鉭酸鋰晶體作高電壓極化反轉，觀察到其矯頑電場隨溫度上升而下降的情況，證實了高溫製程的優點與可行性

關鍵字

非線性光子晶體 ； 鈮酸鋰 ； 準相位匹配

並列摘要

This dissertation is organized into three parts: (i)an introduction to the theory of quasi-phase matching,(ii)the fabrication of two-dimensional periodically poled nonlinear crystal(2D NPC) ,and (iii) the high temperature process of lithium tantalate.
At first, the theory of nonlinear frequency conversion and quasi-phase matching is briefly introduced.
And then, several fabrication processes are introduced, including using the high permittivity material as insulator to make periodically poled structure, and using the surface domain inversion to make periodically poled structure. By doing so, a 500um thickness two dimensional periodically poled lithium niobate with 29.5um period and 12mm effective length is made.
Finally, the coercive field of lithium tantalite is observed dramatic decrease in the high temperature fabrication process. It provides the possibility to fabricate thicker 2D NPC at an elevated temperature.

並列關鍵字

nonlinear photonic crystal ； Quasi-phase-matching ； LiNbO3

參考文獻

17.張永昌, 鈮酸鋰準相位匹配倍頻轉換藍、綠光雷射之研製，國立

19.史毅駿, 鈮酸鋰二維非線性光子晶體之研製，國立台灣大學光電

Pershan,”Interaction between light waves in a nonlinear

dielectric”,Phys. Rev. 127, 1918 (1962)

3. V. Berger,”Nonlinear Photonic Crystals”, Phys. Rev. Lett., 81, 4136(1998）.