Структурная модель дрейфовых явлений в интегрально-оптических схемах на основе HxLi1-xNbO3 канальных волноводов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Пономарев, Роман Сергеевич

• Пономарев, Роман Сергеевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Пономарев, Роман Сергеевич

Оглавление

Оглавление

Введение

1. МОДУЛЯТОРЫ НА ОСНОВЕ НДл1_х№>03 КАНАЛЬНЫХ ВОЛНОВОДОВ И ИСТОЧНИКИ ИХ НЕСТАБИЛЬНОСТИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Применение интегрально-оптических схем на основе НХЫ1.Х№>03 канальных волноводов

1.1.1. Волоконно-оптические линии связи

1.1.2. Волоконно-оптические гироскопы

1.2. Теоретические основы и особенности работы электрооптических модуляторов на ниобате лития

1.2.1. Электрооптический эффект в ниобате лития

1.2.2. Волноводные моды канальных волноводов

1.2.3. Интегрально-оптический интерферометр Маха-Цендера

1.2.4. Передаточная функция и рабочая точка интерферометра Маха - Цендера

1.3. Дрейфовые явления в интегрально-оптических схемах на НХ1Л1.Х№>03 канальных волноводах

1.3.1. Методика экспериментального исследования дрейфа показателя преломления в НДл^хТЧЬОз канальных волноводах

1.3.2. Дрейф показателя преломления при вариации температуры интегрально-оптической схемы

1.3.3. Дрейф рабочей точки ИМЦ под действием внешнего электрического поля

1.3.4. Исследование дрейфа методом ЯС-цепей

1.3.5. Факторы, оказывающие влияние на дрейф рабочей точки ИМЦ

1.4. Структура и свойства монокристалла ниобата лития

1.4.1. Состав кристалла ниобата лития

1.4.2. Структура и свойства ниобата лития

1.4.3. Собственная дефектная структура ниобата лития

1.4.4. Состояние приповерхностных слоев ниобата лития до протонного обмена

1.4.5. Проводимость ниобата лития при различных значениях температуры

1.5. Создание волноводов методом протонного обмена и отжига

1.5.1. Модификация структуры ниобата лития при протонном обмене

1.5.2. Модификация структуры ниобата лития при отжиге

1.6. Основные выводы из обзора литературы

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НхП,_хМЬ03 КАНАЛЬНЫХ ВОЛНОВОДОВ И ИХ СТАБИЛЬНОСТИ

2.1. Методы исследования структуры НДл^МЮз канальных волноводов

2.1.1. Дифракционный структурный анализ

2.1.2. Оптическая профилометрия в сочетании с химическим травлением55

2.1.3. Электронная сканирующая микроскопия

2.1.4. Измерения микротвердости

2.1.5. Изготовление образцов для структурных исследований

2.2. Методы исследования стабильности оптических свойств Нх1л1.х№>Оз канальных волноводов

2.2.1. Экспериментальные образцы для температурных испытаний

2.2.2. Влияние температуры на дрейф показателя преломления ПКВ

2.2.3. Влияние величины электрического напряжения на дрейф ПП в волноводе

3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Исходный кристалл

3.2. Фотолитография

3.3. Протонный обмен и отжиг

3.4. Нанесение электродов

3.5. Стыковка чипа интегральной схемы с волоконными световодами

3.6. Обсуждение процесса формирования НДЛ^МЮз канальных волноводов73

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПКВ СТРУКТУРНЫМИ МЕТОДАМИ

4.1. Состояние исходных пластин ниобата лития

4.1.1. Результаты электронно-микроскопических исследований

4.1.2. Результаты исследования микротвердости

4.1.3. Результаты рентгеноструктурного анализа

4.1.4. Обсуждение результатов исследования исходного кристалла

4.2. Результаты исследования протонообменных слоев

4.2.1. Результаты рентгеноструктурного анализа

4.2.2. Результаты оптической профилометрии в сочетании с химическим травлением

4.3. Обсуждение результатов структурных исследований ПКВ

4.3.1. Сетка дислокаций несоответствия в ПКВ

4.3.2. Расчет плотности дислокаций и силы, действующей на дислокацию88

4.3.3. Расчет количества свободных зарядов

4.3.4. Обсуждение результатов измерения: зарядовая модель ПКВ

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ ПКВ МЕТОДАМИ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОПТИКИ

5.1. Температурные факторы, влияющие на показатель преломления волновода

5.2. Влияние абсолютной температуры на работу У-разветвителя

5.2.1. Результаты измерений для образцов У-разветвителей с подавленным пироэлектрическим эффектом

5.3. Влияние пироэлектрического эффекта на работу У-разветвителя

5.3.1. Пироэлектрический эффект в ниобате лития

5.3.2. Результаты измерений

5.3.3. Обсуждение результатов измерений с У-разветвителем

5.4. Влияние пироэлектрического эффекта на работу ИМЦ

5.4.1. Сравнение результатов измерения для ИМЦ с замкнутыми и разомкнутыми электродами

5.4.2. Обсуждение результатов измерений с ИМЦ

5.5. Влияние постоянного электрического напряжения на стабильность

показателя преломления ПКВ

5.5.1. Результаты измерений

5.5.2. Интерпретации результатов электрических испытаний с помощью передаточной функции ИМЦ

5.5.3. Обсуждение результатов измерений

5.6. Механизм долговременного дрейфа показателя преломления ПКВ при переменной температуре и постоянном напряжении смещения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Общие выводы

Основные результаты диссертации опубликованы в работах

Благодарности

Список сокращений

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурная модель дрейфовых явлений в интегрально-оптических схемах на основе HxLi1-xNbO3 канальных волноводов»

Введение

Актуальность проблемы. Объектом настоящего исследования являются интегрально-оптические схемы (ИОС) на основе протонообменных канальных волноводов (ПКВ), создаваемых на поверхности монокристалла ниобата лития 1л№Ю3 (НЛ). Такие ИОС широко применяются в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) в качестве модуляторов амплитуды излучения, а также при производстве волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) в качестве оптических фазовых модуляторов.

Растущие требования по скорости передачи данных для ВОЛС и точности позиционирования объектов для ВОГ обуславливают рост требований к надежности и стабильности работы применяемых интегрально-оптических схем. Главным требованием является сохранение работоспособности в широком диапазоне температур (-60 ... +70 °С для ВОГ) и стабильность показателя преломления (ПП) оптических волноводов. Важность сохранения стабильного показателя преломления обусловлена тем, что его случайное изменение приводит не к выходу системы из строя, а к возникновению систематической ошибки в передаваемом оптическом сигнале. С учетом отсутствия прямых методов контроля показателя преломления в волноводах ИОС, сохранение его стабильного значения в волноводах ИОС становится важной научно-технической задачей.

На показатель преломления волноводов через другие элементы ИОС влияет целый набор факторов, обусловленных как физической природой применяемого кристалла (НЛ - сегнетоэлектрик), так и конструкцией и технологией производства ИОС (буферные слои, электроды, корпус и пр.). К данному моменту комплексного исследования указанных факторов в широком диапазоне температур не проводилось. Имеющиеся литературные данные касаются, как правило, работы модуляторов при повышенных температурах и не предлагают физических моделей процессов дрейфа ПП в волноводах, ограничиваясь его феноменологическим описанием.

Данная работа является попыткой комплексного исследования факторов, влияющих на стабильность показателя преломления ПКВ, на основе данных о структуре исходного материала, процессе создания ИОС и условий ее эксплуатации. Автор рассматривает факторы нестабильности показателя преломления ПКВ прежде всего с точки зрения реального атомно-молекулярного строения кристалла и процессов, происходящих в кристалле на микроуровне под действием суммы всех внешних факторов.

Анализ публикаций (состояние вопроса исследования к моменту начала работы). Первые работы, посвященные стабильности свойств ИОС были выполнены в 80-ых годах прошлого века и относились к модуляторам на основе титанодиффузных волноводов, созданных на 2-срезе НЛ [1—5]. В первых работах рассматривались такие причины нестабильности ПП волноводов, как фоторефракция и фотоповреждение [1], влияние согласующих буферных слоев [2; 3], действие пироэлектрического эффекта [6], влажности [7; 8]. Указанные работы отличались тем, что рассмотрение одного фактора казалось достаточным для понимания проблемы дрейфа ПП волновода. Позже были получены результаты, опровергающие влияние фотоповреждения [9] при входной мощности излучения до 75 мВт, разработаны решения для подавления пироэлектрического эффекта [10], предложена конфигурация буферных слоев, приводящая к уменьшению величины дрейфа показателя преломления [11]. Однако работы посвященные явлению дрейфа показателя преломления ПКВ продолжали появляться в печати [12]. Таким образом, было показано, что дрейф ПП в диффузионных волноводах невозможно подавить простыми средствами и, возможно, это явление более глубокое, чем представлялось в начале исследований.

В середине 90-ых годов XX века начало формироваться представление о дрейфе ПП, как о сложном явлении, которое связано со структурой исходного материала, а также с состоянием его приповерхностных слоев [12-15]. В это же время выходят работы, сообщающие о хорошей стабильности волноводов, полученных методом протонного обмена наХ-срезе НЛ [16].

В появившихся в начале 90-ых годов многочисленных работах группы профессора Н. не предлагалось механизмов дрейфа ПП волноводов, но

были надежно установлены следующие экспериментальные факты:

1. Ускорение дрейфа ПП при повышении температуры образца [11].

2. Дрейф ПП может приводить как к росту ПП, так и к уменьшению ПП в волноводе [11].

3. Скорость дрейфа показателя преломления пропорциональна величине приложенного постоянного напряжения [17; 18].

4. Приложение электрического поля к системе электродов модулятора при высокой температуре может вызывать появление микродоменов под электродной областью [17; 19].

5. Отжиг НЛ в сухом воздухе и уменьшение содержания протонов в приповерхностном слое могут существенно уменьшить дрейф ПП [20; 21].

6. На дрейф ПП могут существенно влиять внутренние упругие напряжения, обусловленные разницей коэффициентов линейного теплового расширения применяемых для изготовления ИОС материалов [22].

В начале 2000-ых годов появился ряд работ, посвященных волноводам, сформированным на Х-срезе НЛ как методом протонного обмена, так и с помощью диффузии титана [23-28]. Их авторы, прежде всего, указывают на лучшую стабильность модуляторов на Х-срезе НЛ [27], а также схожесть процессов дрейфа ПП для протонообменных и титанодиффузных модуляторов, в том числе по величине энергии активации дрейфа [24; 28].

В последних работах дрейф ПП в протонообменных волноводах рассматривается уже комплексно, как сочетание материальных факторов, действия пироэлектрического эффекта и подаваемого электрического напряжения смещения, все больше внимания уделяется структуре приповерхностных слоев материала [29-32]. Однако, к настоящему времени точная причина дрейфа показателя преломления в ПКВ остается неопределенной, как это явно показано в

книге Е. Chen и A. Murphy «Broadband Optical Modulators: Science, Technology, and Applications» вышедшей в 2011 году [33].

Таким образом, к данному моменту в исследовании стабильности показателя преломления ПКВ было выделено главное направление. Это направление связывает приложенное электрическое напряжение и температуру образца с дрейфом показателя преломления ПКВ через микроструктуру кристалла и особенности создания волноводов. Исследования в рамках данной диссертационной работы проводились именно в этом направлении.

Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые:

1. Предложена структурная микроскопическая модель дрейфа показателя преломления ПКВ, основанная на наличии вокруг волновода сетки дислокаций несоответствия, накапливающей на себе протоны и облегчающей их движение, выводы которой подтверждены экспериментально.

2. Получены новые экспериментальные данные о состоянии приповерхностных слоев в пластинах ниобата лития и установлен механизм их влияния на дрейф показателя преломления ПКВ.

3. Обнаружен температурный режим, при котором действие пироэлектрического эффекта вызывает резкий рост оптических потерь в протонообменном канальном волноводе.

4. Предложена методика интерферометрического исследования дрейфовых явлений в ПКВ на образцах ИОС, основанная на использовании передаточной функции интерферометра для построения связи между наблюдаемым явлением дрейфа показателя преломления ПКВ и процессами движения зарядов в кристаллической решетке ниобата лития вблизи ПКВ.

Научная и практическая значимость результатов исследования.

Результаты исследования относятся непосредственно к серийно производимым, дорогостоящим и высокотехнологичным интегрально-оптическим схемам на ниобате лития. Применение результатов исследования позволит:

1. Улучшить стабильность и долговечность устройств на основе протонообменных канальных волноводов.

2. Создать интегрально-оптические устройства, не нуждающиеся в системах коррекции дрейфа.

3. Расширить температурный диапазон применения производимых интегрально-оптических схем.

4. Предсказать поведение производимых интегрально-оптических схем в экстремальных режимах работы и в течение длительного времени.

Автор защищает:

1. Оригинальные результаты исследования приповерхностных слоев пластин ниобата лития и дефектной структуры протонообменных канальных волноводов, создаваемых в этих слоях.

2. Оригинальные результаты исследования дрейфа показателя преломления в ПКВ на образцах интегрально-оптических схем, а также методику их получения и метод интерпретации экспериментальных данных.

3. Механизм дрейфа показателя преломления протонообменного волновода, обусловленный наличием вокруг волновода сетки дислокаций несоответствия, накапливающей ионы водорода и облегчающей их движение.

4. Методику уменьшения дрейфа показателя преломления волноводов, основанную на подавлении пироэлектрического эффекта в интегрально-оптической схеме, контроле состояния приповерхностного слоя в исходных пластинах НЛ, выборе оптимальной топологии волноводов ИОС и применении метода мягкого протонного обмена для создания волноводов.

Достоверность результатов обеспечивается взаимодополняющим применением методов физики твердого тела и методов оптических измерений;

использованием репрезентативной выборки экспериментальных образцов и поверенных измерительных приборов;

согласием полученных экспериментальных данных с данными собственных расчетов и численных исследований;

отсутствием противоречий между полученными данными и данными других авторов там, где эти результаты перекрываются.

Публикации и апробация работы. Основные результаты диссертации опубликованы в 24 печатных работах, из них 2 статьи в журналах из списка ВАК, 4 статьи в журналах и сборниках, индексирующихся в Scopus, 5 статей в журналах из списка РИНЦ. Основные результаты диссертации были доложены на следующих международных и всероссийских конференциях: всероссийская конференция молодых ученых «Неравновесные процессы в сплошных средах» (Пермь, 2009); международная конференция по микро/нанотехнологиям и электронным приборам (Эрлагол, 2010-2011); международная конференция «Прикладная оптика» (Санкт-Петербург, 2010); международная конференция «Кристаллофизика XXI века» (Москва, 2010, 2013); международная конференция «Физика диэлектриков» (Санкт-Петербург, 2011); всероссийская конференция «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации» (Пермь, 20112013), всероссийская конференция «Материалы нано-, микро- оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (Саранск, 2011); всероссийская конференция по волоконной оптике (Пермь, 2009, 2011, 2013); международная научно-техническая конференция «Оптические технологии в телекоммуникациях» (Казань, 2011); Всероссийская конференция по фотонике и информационной оптике (Москва, 2012); Международная школа-семинар «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах» (Барнаул, 2012), одиннадцатый российско-балтийско-японский симпозиум по сегнетоэлектрикам «ISFD-1 lth-RCBJSF» (Екатеринбург, 2012), международная конференция «Advanced optoelectronics & lasers» (Судак, Украина, 2013)

Структура работы и объем. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитированной литературы, включающего 132 наименования. Общий объем диссертации 148 страниц, включая 70 рисунков и 6 таблиц.

Аннотация содержания. В первой главе дается обзор и анализ публикаций по теме диссертации и также необходимые теоретические данные об объекте и предмете исследования. Вторая глава посвящена экспериментальным методам, использованным для исследования структуры и оптических свойств протонообменных канальных волноводов и интегрально-оптических схем, создаваемых на их основе. В третьей главе описывается и анализируется методика и технология создания интегрально-оптических схем, использованных в качестве образцов для исследования. Главы 4 и 5 содержат результаты исследования канальных волноводов структурными и интегрально-оптическими методами соответственно, анализ и обсуждение результатов, включая предложенную модель ПКВ и механизм дрейфа показателя преломления в волноводе, а также рекомендации по улучшению стабильности оптических свойств интегральных схем на ниобате лития. В заключении приводятся основные выводы и результаты работы.

1. МОДУЛЯТОРЫ НА ОСНОВЕ HxLibxNb03 КАНАЛЬНЫХ ВОЛНОВОДОВ И ИСТОЧНИКИ ИХ НЕСТАБИЛЬНОСТИ

(ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Применение интегрально-оптических схем на основе НДл^хМЬОз канальных волноводов

1.1.1. Волоконно-оптические линии связи

В современных волоконно-оптических линиях связи ИОС на основе монокристалла ниобата лития широко используются для кодирования последовательности данных, передаваемых по волоконному световоду [34]. Применяемая для кодирования оптического сигнала интегрально-оптическая схема является модулятором амплитуды излучения, который открывает или закрывает оптический тракт в зависимости от поступающего на него полезного сигнала. Модуляция амплитуды происходит на сверхвысоких частотах (СВЧ) за счет применения интерференционной схемы, в которой прохождение максимального сигнала соответствует конструктивной интерференции, а отсутствие сигнала обеспечивается за счет деструктивной интерференции.

Применение внешних модуляторов обусловлено необходимостью сохранения формы импульса при высокой частоте управляющего сигнала. Как указано в [35], при частотах модуляции выше 5 ГГц форма импульса лазера при прямой модуляции искажается настолько, что надежное детектирование сигнала становится невозможным. Таким образом, повсеместное применение частот передачи данных в 20 ГГц на магистральных линиях BOJ1C создает необходимость использования именно внешних модуляторов интенсивности для кодирования сигнала.

Модуляторы интенсивности излучения для BOJ1C изготавливаются такими компаниями как Photline (Франция), JDSU (США), Covega (США), EOSpase (США), Oclaro (США), Sumitomo (Япония), Fujitsu (Япония).

Типичные характеристики модулятора интенсивности для ВОЛС на примере РЬоШпе МХ-ЫчГ-40 приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Основные технические характеристики модулятора интенсивности для ВОЛС [36].

Материал Конгруэнтный НЛ Х-срез

Рабочая длина волны, нм 1530...1580

Вносимые оптические потери, дБ 4

Полоса пропускания, ГГц 30

Полуволновое напряжение Уя, В, на 50 кГц 6,4

Глубина модуляции М0, дБ 20

Максимальная входная оптическая мощность, дБм 20

Рабочая температура, °С 0...+70

Габаритные размеры корпуса, ДхЩхВ, мм 100x15x10

Тип волоконных выводов БМР-28

Как видно из приведенной таблицы, указанный модулятор не предназначен для работы при отрицательной температуре. Причиной этого может быть только существенное изменение оптических характеристик модулятора при температурах ниже О °С, т.к. с фундаментальной точки зрения переход через О °С не является критическим явлением, приводящим к исчезновению волновода или электрооптического эффекта в нем.

1.1.2. Волоконно-оптические гироскопы

Второй областью, где широко применяются интегрально-оптические схемы на основе ПКВ, является авиационная и морская навигация. Современные малогабаритные навигационные системы обычно строятся на базе волоконно-оптического гироскопа (ВОГ) или кольцевого лазерного гироскопа (КЛГ), которые основаны на применении эффекта Саньяка, (см., например, [37; 38]). В данной работе, в том числе, исследуются ИОС, применяемые в качестве фазового

модулятора в блоке чувствительных элементов ВОГ, схема которого представлена на рис. 1.1.

Волоконный контур

Рис. 1.1. Схема блока чувствительных элементов волоконно-оптического гироскопа

Модулятор фазы создается на основе ПКВ, формируемых на поверхности подложки монокристалла ниобата лития. В данном устройства, помимо разделения входного луча и его интерференции после прохождения волоконного контура, происходит поляризация излучения и фазовая модуляция и интерференция лучей, прошедших через волоконный контур ВОГ в противоположных направлениях. В волоконном контуре используется оптическое волокно типа PANDA, сохраняющее поляризацию излучения. Для фазового модулятора выделяют ряд ключевых характеристик, приведенных в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Общепринятые характеристики фазового модулятора ВОГ [39]

Рабочая длина волны, нм 1530...158 0

Вносимые оптические потери, дБ, не более 6

Коэффициент деления идеальный, % 50/50

Отклонение коэффициента деления от идеального, %, не более 2

Коэффициент сохранения поляризации излучения, дБ, на каждом плече, не менее 27

Полоса пропускания, МГц 30

Полуволновое напряжение Ул, В, при 50 кГц 3

Рабочая температура, °С -60...+70

Габаритные размеры корпуса, ДхЩхВ, мм 100x15x10

Как видно из таблицы 1.2., ко многим характеристикам фазового модулятора ВОГ предъявляются высокие требования, как в смысле абсолютного значения величины, так и в смысле ее стабильности в широком диапазоне рабочих температур. Дрейф таких характеристик, как коэффициент деления, полуволновое напряжение и коэффициент сохранения поляризации излучения приведет к ошибке в определении координаты объекта, на котором установлена навигационная система на базе ВОГ.

Применение ниобата лития в качестве основы для создания ИОС обусловлено высокими электрооптическими коэффициентами этого кристалла, широким окном прозрачности и возможностью создавать на его поверхности волноводы стандартными фотолитографическими методами. Однако сегнетоэлектрическая природа ниобата лития приводит к проявлению в ИОС на его основе всего спектра кристаллофизических эффектов: пироэлектрического, пьезоэлектрического, упругооптического, электрооптического,

фоторефрактивного и других. Обеспечение высокой стабильности параметров ИОС с учетом действия перечисленных кристаллофизических эффектов, становится сложной задачей, которая, однако, должна быть решена ввиду важности сферы применения интегральных схем на ниобате лития.

1.2. Теоретические основы и особенности работы электрооптических модуляторов на ниобате лития

1.2.1. Электрооптический эффект в ниобате лития

Электрооптическим эффектом в общем случае называется изменение оптической индикатрисы кристалла под действием внешнего электрического поля. В данной работе рассматривается линейный электрооптический эффект (эффект Поккельса), описываемый для тензора диэлектрической непроницаемости г/^ соотношением

^-гик-Ек, (1.1)

где Гук - тензор электрооптических коэффициентов, Е^ - вектор напряженности электрического поля. Для упрощения работы компоненты тензора гчк преобразуются в двухиндексную форму ги, в соответствии с «правилом девятки» [40]. Квадратичный электрооптический эффект (эффект Керра) в настоящей работе не учитывается ввиду малости соответствующих электрооптических коэффициентов для НЛ [41].

Суть эффекта Поккельса для НЛ сводится к изменению электронной поляризуемости кристалла под действием внешнего электрического поля. Изменение именно электронной поляризуемости приводит к тому, что данный эффект практически безынерционен, что позволяет создавать на основе НЛ модуляторы с частотой модуляции до 100 ГГц [42; 43].

В настоящей работе кристалл НЛ рассматривается в прямоугольной кристаллофизической системе координат, однако для удобства сохранено обозначение осей через X, У и 2. В такой установке положительное направление оси 2 совпадает с положительным направлением полярной оси в кристалле, а направление оси X совпадает с нормалью к плоскости среза кристалла. Единственное расхождение существует для оси У, для которой угол между кристаллографическим и кристаллофизическим направлением составляет 30°. Расположение осей рассматриваемой системы в гексагональной установке приведено на рис. 1.2.

Поскольку НЛ относится к группе симметрии Зт, то его тензор электрооптических коэффициентов в матричном виде имеет вид [44]

г =

ч

0 Г12 Пз

0- -г\г г\ъ

0 0 гъъ

0 Г51 0

Г51 0 0

гп 0 0

Приведенные электрооптические коэффициенты имеют следующие значения: г13 = 9,6-10"12 м/В; г33 = 30,9-10"12 м/В; г51 = 26,0-10"12 м/В;

1 л

г и = 6,8-10" м/В. Для модуляции линейно поляризованного света конфигурация волноводов и электродов выполняется такой, чтобы использовался максимальный электрооптический коэффициент г33. Если к кристаллу НЛ приложено направленное вдоль оси 2 электрическое поле Ег, позволяющее использовать электрооптический коэффициент г33, уравнение оптической индикатрисы будет выглядеть следующим образом

Л Г л \

г

1

2 + ГПЕг

КПо

+

1

~Т + ггъЕ2 КПе J

z2= 1.

(1.2)

Ориентация эллипсоида не изменилась, следовательно, разрешенные состояния линейной поляризации для света, распространяющегося вдоль главных осей, остаются неизменными. Однако при этом меняются показатели преломления кристалла. Для света, распространяющегося в направлении У и поляризованного вдоль оси Z, показатель преломления пг определяется из уравнения

п]

(1-3)

1

Если учесть, что: — » ггзЕг, то (1.3) можно разложить в ряд:

Выражение (1.3) после разложения в ряд имеет вид

(1.4)

откуда следует, что показатель преломления линейно зависит от величины приложенного поля. Разность показателей преломления, соответствующих приложенному электрическому полю вдоль оси 2 можно записать в виде:

Для волны, поляризованной вдоль оси X, показатель преломления вычисляется аналогично.

1.2.2. Волноводные моды канальных волноводов

Оптический канальный волновод представляет собой область с малыми оптическими потерями и показателем преломления щ большим, чем показатель преломления подложки п% и показатель преломления окружающего воздуха пс. Индексы в данном случае имеют следующий смысл: f - film, s - substrate, с - cladding. В таком случае, необходимым условием каналирования света является щ> ns и п{ > пс. В данной работе рассматриваются волноводы погруженного (buried) типа, т.е. такие, в которых область с повышенным показателем преломления создается под поверхностью исходного кристалла с помощью модификации структуры последнего. Схематическое изображение канального волновода с прямоугольным профилем показателя преломления (ППП) показано на рис. 1.3.

A«z =

(1.5)

Рис. 1.3. Канальный волновод в кристаллофизической системе координат Как показано в [45-47], профиль показателя преломления волновода после протонного обмена является ступенчатым, глубины волновода и протонообменной области совпадают. В зависимости от параметров отжига ППП может как оставаться ступенчатым, так и стать градиентным [48].

Вне зависимости от вида ППП канальные волноводы должны создаваться одномодовыми, т.е. поддерживать распространение только фундаментальной моды излучения для данной длины волны Я. Возникновение дополнительных мод, их интерференция и преобразование приводят к резкому ухудшению параметров ИОС, в особенности интерферометрических схем [49].

Теоретический анализ распространения света в волноводе традиционно проводится с использованием следующих величин:

2 я

= — - волновой вектор;

Уп = к0с1у1п{2 - п 2 - нормализованная частота, где с/ - ширина волновода;

2 2 ~Пс

а = —--— параметр асимметричности волновода;

а =

нормализованный параметр распространения

- эффективный ПП для данной моды излучения).

Для заданного распределения ППП уравнения Максвелла дают конечный набор решений, представляющих собой моды, распространяющиеся внутри волновода. Как указано в [50], для слабонаправляющих волноводов, к которым относятся протонообменные канальные волноводы, можно пренебречь продольной составляющей вектора напряженности электрического поля и рассматривать два типа поляризационных моды излучения: ТЕ-моды, вектор электрического поля которых перпендикулярен направлению распространения и параллелен поверхности слоя, и ГМ-моды, вектор электрического поля которых перпендикулярен направлению распространения и поверхности слоя (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Поперечное сечение канального волновода, сформированного на Х-срезе ниобата лития

Для протонообменных волноводов, формируемых на Х-срезе НЛ можно говорить о существовании только ЛГ-моды излучения. Это обусловлено тем, что при протонном обмене увеличивается только показатель преломления пе, соответствующий ГЯ-моде излучения [51]. При этом ТМ-мода испытывает рассеяние в подложку ввиду отсутствия для нее области с повышенным показателем преломления.

Для рассматриваемой задачи волноводная теория важна с точки зрения условий, при которых существует фундаментальная мода излучения. ИОС работает в штатном режиме, когда геометрические параметры волновода и ППП таковы, что в волноводе существует только фундаментальная мода излучения и отсутствуют моды высших порядков. Как указано в [49], асимметричные волноводы, к которым относится ПО-волновод, обладают длиной волны отсечки

+ Х

г

и для фундаментальной моды при определенных значениях К и а. Это отличает их от симметричных волноводов, например оптических волокон, в которых фундаментальная мода распространяется при любых условиях.

Условия существования и количество поддерживаемых волноводных мод описываются дисперсионными кривыми (рис. 1.5), которые для известных параметров волновода позволяют вычислить число распространяющихся мод. Различные методы расчета дисперсионных кривых и их приложения к проектированию конкретных устройств описаны в [52].

В рассматриваемом случае допустимо пользоваться дисперсионными кривыми, вычисленными для планарных волноводов, т.к. аналогичные расчеты для канальных волноводов обычно проводятся по методике, объединяющей в себе расчет для планарных волноводов в вертикальной и горизонтальной плоскости.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пономарев, Роман Сергеевич, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Schmidt R. V., Cross P.S., Glass A.M. Optically induced crosstalk in LiNb03 waveguide switches // J. Appl. Phys. 1980. Vol. 51(1). P. 90-93.

2. Yamada S., Minakata M. DC drift phenomena in LiNb03 optical waveguide devices // Jpn. J. Appl. Phys. 1981. Vol. 20(4). P. 733-737.

3. Gee C.M. et al. Minimizing dc drift in LiNb03 waveguide devices // Appl. Phys. Lett. 1985. Vol. 47(3). P. 211-213.

4. Becker R. Circuit effect in LiNb03 channel-waveguide modulators. // Opt. Lett. 1985. Vol. 10(8). P. 417-419.

5. Skeath P. et al. Novel electrostatic mechanism in the thermal instability of z-cut LiNb03 interferometers //Appl. Phys. Lett. 1986. Vol. 49(19). P. 1221-1223.

6. Bulmer C.H., Burns W.K., Hiser S.C. Pyroelectric effects in LiNb03 channel-waveguide devices // Appl. Phys. Lett. 1986. Vol. 48(16). P. 1036-1038.

7. Beaumont A.R., Daymond-John B.E., Booth R.C. Effect of ambient water vapour on stability of lithium niobate electro-optic waveguide devices // Electron. Lett. 1986. Vol. 22(5). P. 262-263.

8. Greenblatt A.S. et al. Thermal stability of bias point of packaged linear modulators in lithium niobate // J. Light. Technol. 1995. Vol. 13(12). P. 2314-2319.

9. Beaumont A.R., Atkins C.G., Booth R.C. Optically induced drift effects in lithium niobate electro-optic waveguide devices operating at a wavelength of 1.51|im // Electron. Lett. 1986. Vol. 22(23). P. 1260-1261.

10. Jumonji H., Nozawa T. Instabilities and their characterization in Mach-Zehnder Ti:LiNb03 optical modulators // Electron. Commun. Japan. 1992. Vol. 75(6). P. 76-88.

11. Nagata H., Kiuchi K. Temperature dependence of dc drift of Ti:LiNb03 optical modulators with sputter deposited Si02 buffer layer // J. Appl. Phys. 1993. Vol. 73(9). P. 4162^1164.

12. Minakata M. LiNb03 optical waveguide devices // Electron. Commun. Japan. 1994. Vol. 77(11). P. 37-51.

13. Jungerman R.L. et al. High-speed optical modulator for application in instrumentation // J. Light. Technol. 1990. Vol. 8(9). P. 1363-1370.

14. Nagata H. et al. Possibility of dc drift reduction of Ti:LiNb03 modulators via dry 02 annealing process // Appl. Phys. Lett. 1994. Vol. 64(10). P. 1180-1182.

15. Nagata H. Progress and problems in reliability of Ti:LiNb03 optical intensity modulators // Opt. Eng. 1995. Vol. 34(11). P. 3284-3293.

16. Suchoski P.G., Findakly T.K., Leonberger F.J. Stable low-loss proton-exchanged LiNb03 waveguide devices with no electro-optic degradation. // Opt. Lett. 1988. Vol. 13(11). P. 1050-1052.

17. Nagata H. et al. Applied-voltage induced fatigue of lithium niobate waveguide // Appl. Phys. Lett. 1996. Vol. 68(3). P. 301-303.

18. Nagata H. DC drift failure rate estimation on 10 Gb/s x-cut lithium niobate modulators // IEEE Photonics Technol. Lett. 2000. Vol. 12(11). P. 1477-1479.

19. Nagata H. et al. Materials reliability for high-speed lithium niobate modulators // Proceedings of SPIE. 1997. Vol 3006. P. 301-313.

20. Nagata H. et al. Dc drift reduction in LiNb03 optical modulators by decreasing the water content of vacuum evaporation deposited Si02 buffer layers // Opt. Eng. 1998. Vol. 37(10). P. 2855-2858.

21. Nagata H. et al. Improved Long-term DC drift in OH-reduced lithium niobate optical intensity modulators. // Appl. Opt. 1996. Vol. 35(34). P. 6828-6830.

22. Nagata H. Comments on fabrication parameters for reducing thermal drift on LiNb03 optical modulators // Opt. Eng. 1997. Vol. 36(1). P. 283-286.

23. Mueller C.T., Coffer J.G. Temperature-dependent bias drift in proton-exchanged lithium niobate Mach-Zehnder modulators // Proceedings of Conference on Lasers and Electro-Optics. 1999. P. 291-292.

24. Nagata H. Long-term DC drift in x-cut LiNb03 modulators without oxide buffer layer // IEE Proceedings of Optoelectronics: IET. 2000. P. 350-354.

25. Higuma K. et al. Electrode design to suppress thermal drift in lithium niobate modulators // Electron. Lett. 2000. Vol. 36(24). P. 2013-2014.

26. Nagata H. et al. DC drift of X-cut LiNb03 modulators // Photonics Technol. Lett. IEEE. 2004. Vol. 16(10). P. 2233-2235.

27. Nagata H., Papasawas N. Bias stability of OC 48 x-cut lithium-niobate optical modulators: Four years of biased aging test results // Technol. Lett. IEEE. 2003. Vol. 15(1). P. 42^14.

28. Nagata H. et al. Reliability of nonhermetic bias-free LiNb03 modulators // IEEE Photonics Technol. Lett. 2004. Vol. 16(11). P. 2457-2459.

29. Kostritskii S. et al. Design of the new type integrated-optical elements for E-field sensor // Proceedings of 3-rd France-Russia seminar "Names 2007". 2008. P. 67-70.

30. Wang W., Wang J. Study of modulation phase drift in an interferometric fiber optic gyroscope // Opt. Eng. 2010. Vol. 49(11). P. 114401 (1-5).

31. Salvestrini J.P. et al. Analysis and control of the DC drift in LiNb03-based Mach -Zehnder modulators // J. Light. Technol. 2011. Vol. 29(10). P. 1522-1534.

32. Muller H.G. et al. Reduction of lattice defects in proton-exchanged lithium niobate waveguides // J. Appl. Phys. 2011. Vol. 110(3). P. 033539 (1-7).

33. Chen E., Murphy A. Broadband Optical Modulators: Science, Technology, and Applications. London: CRC Press, 2011. 517 p.

34. Дмитриев C.A., Слепов H.H. Волоконно-оптическая техника: современное состояние и перспективы. М.: Техносфера, 2005. 576 с.

35. Agrawal G.P. Fiber-Optic communications systems 4-th ed. New York: Wiley-Interscience, 2010. 561 p.

36. Photline. 1550 nm band intensity modulators MX-LN series 1550 nm band. Электронный документ. Режим доступа: http://www.photline.com/product/view/35/

37. Lefevre Н.С. Fundamentals of the interferometric fiber-optic gyroscope // Opt. Rev. 1997. Vol. 4(1). P. A20-A27.

38. Malykin G.B. The Sagnac effect: correct and incorrect explanations // Uspekhi Fiz. Nauk. 2000. Vol. 170(12). P. 1325-1349.

39. Lefevre H.C. The Fiber-Optic Gyroscope. London: Artech House, 1993. 332 p.

40. Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. Москва: Наука, 1987. 616 с.

41. J. Singh. Optical Properties of Condensed Matter and Applications. Chichester: Wiley-Interscience, 2006. 451 p.

42. Kiuchi H., Kawanishi Т., Yamada M. High extinction ratio Mach - Zehnder modulator applied to a highly stable optical signal generator // Microw. Theory. 2007. Vol. 55(9). P. 1964-1972.

43. Haxha S., Rahman B.M.A., Grattan K.T. V. Bandwidth estimation for ultra-highspeed lithium niobate modulators // Appl. Opt. 2003. Vol. 42(15). P. 2674-2682.

44. Переломова Н.В., Тагиева М.М. Задачник по кристаллофизике. М.: Наука, 1982. 288 с.

45. Hou W. et al. Possible mechanism for increase of extraordinary refractive index in proton-exchanged LiNb03 waveguides // Electron. Lett. 1991. Vol. 27(9). P. 755.

46. Korkishko Y.N., Fedorov V.A. Structural phase diagram of HxLii_xNb03 waveguides: The correlation between optical and structural properties // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 1996. Vol. 2(2). P. 187-196.

47. Jackel J.L., Rice C.E., Veselka J.J. Proton exchange for high-index waveguides in LiNb03 // Appl. Phys. Lett. 1982. Vol. 41(7). P. 607-608.

48. Wong K.-K. Integrated optical waveguides and devices fabricated by proton exchange: a review//Proceedings of SPIE. 1988. Vol. 0993 P. 13-25.

49. Nishihara H., Haruna M., Suhara T. Optical Integrated Circuits. New York: McGraw-Hill, 1989.454 р.

50. Снайдер А., Лав Д. Теория оптических волноводов / под ред. Е.М. Дианова, В.В. Шевченко. М.: Радио и связь, 1987. 666 с.

51. Cabrera J. et al. Hydrogen in lithium niobate // Adv. Phys. 1996. Vol. 45(5). P. 349 -392.

52. Семенов A.C., Смирнов В.Л., Шмалько А.В. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации. М.: Радио и связь, 1990. 225 с.

53. Волоконно-оптические датчики / под ред. Э. Удд. М.: Техносфера, 2008. 520 с.

54. Кузьминов Ю.С. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития. М.: Наука, 1987. 264 с.

55. Becker R. A., Kincaid В.Е. Improved electrooptic efficiency in guided-wave modulators // J. Light. Technol. 1993. Vol. 11(12). P. 2076-2079.

56. Burns W.K. Integrated bias for waveguide amplitude modulator // US Patent № 4266850. 1981. 4 p.

57. Nejadmalayeri A.H., Herman P.R. Ultrafast laser waveguide writing: lithium niobate and the role of circular polarization and picosecond pulse width // Opt. Lett. 2006. Vol. 31(20). P. 2987-2989.

58. Wooten E. et al. A review of lithium niobate modulators for fiber-optic communications systems // Sel. Top. Quantum Electron. 2000. Vol. 6(1). P. 69-82.

59. Kawanishi Т. et al. 70 dB extinction-ratio LiNb03 optical intensity modulator for two-tone lightwave generation // Proceedings of optical fiber communication conference and the national fiber optic engineers conference. IEEE, 2006. P. 1-3.

60. Cummings U. Linearized and high frequency electrooptic modulators // PhD thesis, California institute of technology, 2005. 175 p.

61. Cho P.S., Khurgin J.B., Shpantzer I. Closed-loop bias control of optical quadrature modulator// IEEE Photonics Technol. Lett. 2006. Vol. 18(21). P. 2209-2211.

62. Nagata H. Activation energy of DC-drift of x-cut LiNb03 optical intensity modulators // IEEE Photonics Technol. Lett. 2000. Vol. 12(4). P. 386-388.

63. Zook J.D., Chen D., Otto G.N. Temperature dependence and model of the electro-optic effect in LiNb03 // Appl. Phys. Lett. 1967. Vol. 11(5). P. 159-161.

64. Атучин В.В. Зависимость показателей преломления ниобата лития от химического состава кристалла // Вестник СибГУТИ. 2009. Т. 3. С. 39-45.

65. Lucchi F. et al. Very low voltage single drive domain inverted LiNb03 integrated electro-optic modulator// Opt. Exp. 2007. Vol. 15(17). P. 10739-10743.

66. Shiraishi T. et al. Suppression of thermal drift in an ultra-high-speed LiNb03 optical modulator // Proceedings of lasers and electro-optics society annual meeting. 2007. P. 169-170.

67. Nagata H., Finch A., Voisine K.R. Bias point thermal shift growth in Z-cut LiNb03 Modulators // IEEE Photonics Technol. Lett. 2005. Vol. 17(6). P. 1184-1186.

68. Svarny J. Analysis of quadrature bias-point drift of Mach-Zehnder electro-optic modulator // Proceedings of 12th biennial baltic electronics conference. 2010. P.231-234.

69. Wang L.L., Kowalcyzk T. A versatile bias control technique for any-point locking in lithium niobate Mach-Zehnder modulators // J. Light. Technol. 2010. Vol. 28(11). P.1703-1706.

70. Moyer R. et al. Design and qualification of hermetically packaged lithium niobate optical modulator // Proceedings of 47-th electronic components and technology conference. 1998. P. 425^129.

71. Nagata H. et al. DC Drift of Z-cut LiNb03 modulators // IEEE Photonics Technol. Lett. 2004. Vol. 16(7). P. 1655-1657.

72. Nagata H., Honda H., Akizuki K. Initial bias dependency in dc drift of z-cut LiNb03 optical intensity modulators // Opt. Eng. 2000. Vol. 39(4). P. 1103-1105.

73. Nayyer J., Nagata H. Suppression of thermal drifts of high speed Ti:LiNb03 optical modulators // IEEE Photonics Technol. Lett. 1994. Vol. 6(8). P. 952-955.

74. Korotky S.K., Veselka J.J. An RC network analysis of long term Ti: LiNb03 bias stability//Light. Technol. J. 1996. Vol. 14(12). P. 2687-2697.

75. Гласс M., Лайнс А. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. М.: Мир, 1981. 736 с.

76. Abrahams S.С., Reddy J.M., Bernstein J.L. Ferroelectric lithium niobate. 3. Single crystal X-ray diffraction study at 24 °C // J. Phys. Chem. Solids. 1966. Vol. 27(6-7). P. 997-1012.

77. Abrahams S.C., Hamilton W.C., Reddy J.M. Ferroelectric lithium niobate. 4. Single crystal neutron diffraction study at 24 °C // J. Phys. Chem. Solids. 1966. Vol. 27(6-7). P. 1013-1018.

78. Abrahams S.C., Levinstein H.J., Reddy J.M. Ferroelectric lithium niobate. 5. Polycrystal X-ray diffraction study between 24 °C and 1200 °C // J. Phys. Chem. Solids. 1966. Vol. 27(6-7). P. 1019-1026.

79. Wong K.K. Propeties of lithium niobate. London: The institution of engineering and technology, 2002. 432 p.

80. Volk T., Wôhlecke M. Lithium niobate: defects, photorefraction and ferroelectric switching. Berlin: Springer, 2008. 249 p.

81. Бокий Г.Б. Кристаллохимия. M.: Наука, 1971. 400 с.

82. Блистанов А.. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики. М.: Изд-во МИСИС, 2000. 432 с.

83. Abrahams S.С., Marsh P. Defect structure dependence on composition in lithium niobate // Acta Crystallogr. Sect. B. 1986. Vol. 42(1). P. 61-68.

84. Beveridge M. et al. Chemomechanical polishing of lithium niobate using alkaline silica sol and alkaline silica sol modified with hydrogendifluoride anion // J. Mater. Chem. 1994. Vol. 4(1). P. 119-124.

85. Zhong Z.W. Recent advances in polishing of advanced materials // Mater. Manuf. Process. 2008. Vol. 23(5). P. 449^156.

86. Интегральная оптика / под ред. Т. Тамира. Москва: Мир, 1978. 344 с.

87. Поплавко Ю.М., Переверзева Л.П., Раевский И.П. Физика активных диэлектриков. Ростов на Дону: Изд-во Южного федерального университета, 2009. 480 с.

88. Евдокимов C.B., Яценко А.В. Особенности темновой проводимости кристаллов ниобата лития конгруэнтного состава // ФТТ. 2006. Т. 48(2). С. 317-320.

89. Wood V.E. Stoichiometry dependence of lithium outdiffusion in LiNb03 // J. Appl. Phys. 1981. Vol. 52(2). P. 1118-1120.

90. Ахмадуллин И.Ш. и др. Низкотемпературная электропроводность кристаллов ниобата лития конгруэнтного состава // ФТТ. 1998. Т. 40(7). С. 1307-1309.

91. Ахмадуллин И.Ш., Голенищев-Кутузов В.А., Мигачев С.А. Электронная структура глубоких центров в LiNb03 // ФТТ. 1998. Т. 40(6). С. 1109-1116.

92. Rice С.Е. The structure and properties of Li!_xHxNb03 // J. Solid State Chem. 1986. Vol. 64(2). P. 188-199.

93. Nekvindovâ P. et al. Annealed proton exchanged optical waveguides in lithium niobate: differences between the X- and Z-cuts // Opt. Mater. 2002. Vol. 19(2). P. 245-253.

94. Il'ichev I. V et al. Optimisation of the proton-exchange technology for fabricating channel waveguides in lithium niobate crystals // Quantum Electron. 2009. Vol. 39(1). P. 98-104.

95. Méndez A. et al. Comparison of the electro-optic coefficient r33 in well-defined phases of proton exchanged LiNb03 waveguides // Appl. Phys. B. 2001. Vol. 73(5). P. 485^188.

96. Armenise M.N. Fabrication techniques of lithium niobate waveguides // IEE Proc. J Optoelectron. 1988. Vol. 135(2). P. 85-91.

97. De Micheli M.P.. Fabrication and characterization of proton exchanged waveguides in periodically poled congruent lithium niobate // Ferroelectrics. 2006. Vol. 340(1). P. 49-62.

98. Abouellell M.M., Leonberger F.J. Waveguides in Lithium Niobate // J. Am. Ceram. Soc. 1989. Vol. 72(8). P. 1311-1321.

99. Ganshin V., Korkishko Y.N. Kinetic model of proton-lithium exchange in LiNb03 and LiTa03 crystals: The role of cation vacancies // Solid State Ionics. 1992. Vol. 58(1-2). P. 23-32.

100. Korkishko Y.N. et al. Relationships between structural and optical properties of proton-exchanged waveguides on Z-cut lithium niobate. // Appl. Opt. 1996. Vol. 35(36). P.7056-7060.

101. Korkishko Y.N., Fedorov V.A. Relationship between refractive indices and hydrogen concentration in proton exchanged LiNb03 waveguides // J. Appl. Phys. 1997. Vol. 82(3). P. 1010-1017.

102. Азанова И.С. и др. Деформационные эффекты в H:Ti:LiNb03 монокристаллических слоях // ФТТ. 2006. Т. 48(6). С. 990-992.

103. Campari A. et al. Strain and surface damage induced by proton exchange in Y-cut LiNb03 // J. Appl. Phys. 1985. Vol. 58(12). P. 4521^1524.

104. Fedorov V.A., Korkishko Y. Crystal structure and optical properties of proton-exchanged LiTa03 waveguides // Ferroelectrics. 1994. Vol. 160(1). P. 185-208.

105. Шевцов Д.И. и др. Метастабильные фазы в протонообменных волноводах на Х-срезе ниобата лития // ФТТ. 2006. Т. 48(6). С. 996-1000.

106. Азанова И.С. и др. Деформационные эффекты в H:Ti:LiNb03 монокристаллических слоях // ФТТ. 2006. Т. 48(6). С. 990-992.

107. Azanova I.S. et al. Chemical etching technique for investigations of a structure of annealed and unannealed proton exchange channel LiNb03 waveguides // Ferroelectrics. 2008. Vol. 374(1). P. 110-121.

108. Korkishko Y.N. et al. Characterization of alpha-phase soft proton-exchanged LiNb03 optical waveguides. // J. Opt. Soc. Am. A. Opt. Image Sci. Vis. 2001. Vol. 18(5). P. 1186-1191.

109. Vohra S.T., Mickelson A.R., Asher S.E. Diffusion characteristics and waveguiding properties of proton-exchanged and annealed LiNb03 channel waveguides // J. Appl. Phys. 1989. Vol. 66(11). P. 5161-5174.

110. Singh G., Singh A., Sharma V. Theoretical expression for change of extraordinary refractive index in annealed proton exchanged LiNb03 optical waveguides // Opt. Laser Technol. 2002. Vol. 34. P. 219-223.

111. Narayan R. Electrooptic coefficient variation in proton exchanged and annealed lithium niobate samples // Sel. Top. Quantum Electron. 1997. Vol. 3(3). P. 796-807.

112. Hsu W.-Y. et al. Correlation between structural and optical properties in proton-exchanged LiNb03 // Appl. Phys. Lett. 1992. Vol. 61(26). P. 3083-3085.

113. Levinstein H.J., Capio C.D. Decorated Dislocations in LiNb03 and LiTa03 // J. Appl. Phys. 1967. Vol. 38(7). P. 2761-2765.

114. Webb J.D. Fabrication of annealed proton-exchanged waveguides for vertical integration // Master of sciense thesis. Texas A&M University, 2011. 87 p.

115. Herrington J.R. et al. An optical study of the stretching absorption band near 3 microns from OH-defects in LiNb03 // Solid State Commun. 1973. Vol. 12(5). P. 351-354.

116. Игнатова A.M., Ханов A.M., Скачков А.П. Исследование структуры и свойств камнелитых материалов методом наноиндентирования // Вестник ПГТУ. 2010. Т. 12(1). С. 139-150.

117. Optical fiber telecommunications IV. A components / edited by I.P. Kaminow, L. Tingye. London: Academic Press, 2002. 876 p.

118. Schmitt K., Hoffmann C. Optical guided-wave chemical and biosensors I / edited by M. Zourob, A. Lakhtakia. Berlin, Heidelberg: Springer, 2009. 250 p.

119. Kaminow I.P. Optical waveguiding layers in LiNb03 and LiTa03 // Appl. Phys. Lett. 1973. Vol. 22(7). P. 326-328.

120. Кострицкий C.M., Новомлинцев А.В. Композиционная неоднородность приповерхностных нарушенных слоев в монокристаллах LiNb03 // ФТТ. 1996. Т. 38(5). С. 1614-1616.

121. Kichigin V.I. et al. Use of method for chemical etching for identification of structure of proton exchange channel waveguides fabricated on Z-cut of lithium niobate crystal // Proceedings of International conference and seminar on micro/nanotechnologies and electron devices, 2011. P. 73-75.

122. Жундриков A.B. и др. Процессы старения и изменения структуры протонообменных волноводов в кристаллах ниобата лития // Труды МАИ. 2011. Т. 42. С. 1-9.

123. Косевич В.М., Палатник JI.C. Электронно-микроскопическое изображение дислокаций и дефектов упаковки. М. Наука, 1976. 195 с.

124. Laskar A.L. Diffusion in Materials. London: Springer, 1990. 687 p.

125. Smoluchowski R. Dislocations in ionic crystals (Structure, Charge Effects and Interaction with Impurities) // Le J. Phys. Colloq. 1966. Vol. 27(C3). P. 3-11.

126. Hobbs L. Point defect stabilization in ionic crystals at high defect concentrations // J. Phys. Colloq. 1976. Vol. 37(C7). P. 3-26.

127. Zhang F. et al. Defects and dislocations in MgO: atomic scale models of impurity segregation and fast pipe diffusion // J. Mater. Chem. 2010. Vol. 20(46). P. 1-25.

128. Wagner C. Point Defects and Their Interaction // Annu. Rev. Mater. Sei. 1977. Vol. 7(1). P. 1-24.

129. McCoy M. Evolution of phases and microstructure in optical waveguides of lithium niobate // J. Mater. Res. 1994. Vol. 9(8). P. 2040-2050.

130. Loni A. et al. Direct comparison of hydrogen depth distributions and refractive index profiles in annealed proton-exchanged Z-cut LiNb03 waveguides // Electron. Lett. 1991. Vol. 27(14). P. 1245-1247.

131. Евдокимов C.B., Шостак Р.И., Яценко A.B. Аномалии пироэлектрических свойств кристаллов LiNb03 конгруэнтного состава // ФТТ. 2007. Т. 49(10). С.1866-1870.

132. Castaldini D. et al. High performance mode adapters based on segmented SPE:LiNb03 waveguides // Opt. Express. 2009. Vol. 17(20). P. 17868 (1-6).