Введение
1. Модуляторы на основе HXLI1-XNBO3 канальных волноводов и источники их нестабильности (литературный обзор) 13
1.1. Применение интегрально-оптических схем на основе HxLi1-xNbO3
канальных волноводов 13
1.1.1. Волоконно-оптические линии связи 13
1.1.2. Волоконно-оптические гироскопы 14
1.2. Теоретические основы и особенности работы электрооптических модуляторов на ниобате лития 16
1.2.1. Электрооптический эффект в ниобате лития 16
1.2.2. Волноводные моды канальных волноводов 19
1.2.3. Интегрально-оптический интерферометр Маха-Цендера 23
1.2.4. Передаточная функция и рабочая точка интерферометра Маха - Цендера 24
1.3. Дрейфовые явления в интегрально-оптических схемах на HxLi1-xNbO3
канальных волноводах 28
1.3.1. Методика экспериментального исследования дрейфа показателя преломления в HxLi1-xNbO3 канальных волноводах 30
1.3.2. Дрейф показателя преломления при вариации температуры интегрально-оптической схемы 31
1.3.3. Дрейф рабочей точки ИМЦ под действием внешнего электрического поля 37
1.3.4. Исследование дрейфа методом RC-цепей 39
1.3.5. Факторы, оказывающие влияние на дрейф рабочей точки ИМЦ 39
1.4. Структура и свойства монокристалла ниобата лития 40
1.4.1. Состав кристалла ниобата лития 40
1.4.2. Структура и свойства ниобата лития 42
1.4.3. Собственная дефектная структура ниобата лития 43 1.4.4. Состояние приповерхностных слоев ниобата лития до протонного обмена 44
1.4.5. Проводимость ниобата лития при различных значениях температуры 45
1.5. Создание волноводов методом протонного обмена и отжига 46
1.5.1. Модификация структуры ниобата лития при протонном обмене 47
1.5.2. Модификация структуры ниобата лития при отжиге 50
1.6. Основные выводы из обзора литературы 52
2. Методы исследования hxli1-xnbo3 канальных волноводов и их стабильности 54
2.1. Методы исследования структуры HxLi1-xNbO3 канальных волноводов 54
2.1.1. Дифракционный структурный анализ 54
2.1.2. Оптическая профилометрия в сочетании с химическим травлением55
2.1.3. Электронная сканирующая микроскопия 56
2.1.4. Измерения микротвердости 57
2.1.5. Изготовление образцов для структурных исследований 58
2.2. Методы исследования стабильности оптических свойств HxLi1-xNbO3
канальных волноводов 60
2.2.1. Экспериментальные образцы для температурных испытаний 60
2.2.2. Влияние температуры на дрейф показателя преломления ПКВ 63
2.2.3. Влияние величины электрического напряжения на дрейф ПП в волноводе 65
3. Изготовление экспериментальных образцов для оптических исследований 67
3.1. Исходный кристалл 67
3.2. Фотолитография 67
3.3. Протонный обмен и отжиг 70
3.4. Нанесение электродов 71
3.5. Стыковка чипа интегральной схемы с волоконными световодами 72
3.6. Обсуждение процесса формирования HxLi1-xNbO3 канальных волноводов73
4. Результаты исследования пкв структурными методами 76
4.1. Состояние исходных пластин ниобата лития 76
4.1.1. Результаты электронно-микроскопических исследований 76
4.1.2. Результаты исследования микротвердости 77
4.1.3. Результаты рентгеноструктурного анализа 78
4.1.4. Обсуждение результатов исследования исходного кристалла 79
4.2. Результаты исследования протонообменных слоев 80
4.2.1. Результаты рентгеноструктурного анализа 80
4.2.2. Результаты оптической профилометрии в сочетании с химическим травлением 82
4.3. Обсуждение результатов структурных исследований ПКВ 83
4.3.1. Сетка дислокаций несоответствия в ПКВ 84
4.3.2. Расчет плотности дислокаций и силы, действующей на дислокацию88
4.3.3. Расчет количества свободных зарядов 89
4.3.4. Обсуждение результатов измерения: зарядовая модель ПКВ 92
5. Результаты исследования стабильности пкв методами интегральной оптики 95
5.1. Температурные факторы, влияющие на показатель преломления волновода 95
5.2. Влияние абсолютной температуры на работу Y-разветвителя 95
5.2.1. Результаты измерений для образцов Y-разветвителей с подавленным пироэлектрическим эффектом 96
5.3. Влияние пироэлектрического эффекта на работу Y-разветвителя 97
5.3.1. Пироэлектрический эффект в ниобате лития 97
5.3.2. Результаты измерений 100
5.3.3. Обсуждение результатов измерений с Y-разветвителем 104
5.4. Влияние пироэлектрического эффекта на работу ИМЦ 105
5.4.1. Сравнение результатов измерения для ИМЦ с замкнутыми и разомкнутыми электродами 108
5.4.2. Обсуждение результатов измерений с ИМЦ 110 5.5. Влияние постоянного электрического напряжения на стабильность
показателя преломления ПКВ 116
5.5.1. Результаты измерений 117
5.5.2. Интерпретации результатов электрических испытаний с помощью передаточной функции ИМЦ 118
5.5.3. Обсуждение результатов измерений 120
5.6. Механизм долговременного дрейфа показателя преломления ПКВ при переменной температуре и постоянном напряжении смещения 123
Заключение 128
Общие выводы 134
Основные результаты диссертации опубликованы в работах 135
Благодарности 137
Список сокращений 138
Список литературы 139
