光诱导掺杂硫系半导体玻璃波导的超快全光开关性能研究

由于硫系半导体玻璃较高的光学非线性效应，使其成为非线性超快速全光信号处理元件的最佳候选材料之一。本项目着眼于对掺杂硫系半导体玻璃波导的超快全光开关性能的研究，进一步研究如何提高硫系半导体玻璃的非线性光学效应。它包括理论与实验研究掺杂元素对As2S8硫系半导体玻璃的非线性光学效应的影响，选择合适的掺杂元素和掺杂浓度；在带隙光或宽带隙光的诱导下，研究As2S8或其掺杂的硫系半导体玻璃波导的非线性光学效应，并分析讨论这种光子作用于复杂的高密度缺陷的硫系半导体玻璃产生的非线性光学效应及其机理；在这些研究工作基础上，设计并制备一种Y-S双层条波导结构，用于评价硫系半导体玻璃波导的超快全光开关性能。这些工作对于认识硫系半导体玻璃波导的非线性光学效应运行机理和提高硫系半导体玻璃的非线性光学效应有十分重要的理论指导与实践意义，尤其是在超快速全光信号处理和光波导集成技术领域的实际应用上有十分积极的推动作用。

硫系半导体玻璃较高的非线性光学效应，使其成为非线性超快速全光信号处理元件的最佳候选材料之一。本项目是基于掺杂硫系半导体玻璃波导的非性线特性研究，进一步提高硫系半导体玻璃的非线性光学效应。项目围绕理论与实验研究掺杂元素对As20S80硫系半导体玻璃非线性光学效应的影响，选择合适的掺杂元素和掺杂浓度；在带隙光或宽带隙光的诱导下，研究As20S80或其掺杂的硫系半导体玻璃波导的非线性光学效应，并分析讨论这种光子作用于复杂的高密度缺陷的硫系半导体玻璃产生的非线性光学效应及其机理。具体成果包括：从理论和实验详细地研究了不同低掺杂元素（Sn, P）的As20S80硫系半导体薄膜波导在带隙光作用下的光光效应机理，发现掺Sn的As20S80薄膜波导，能缩短其回复的快过程响应时间，且明显地改善导波光的传输性能；研究了As20S80和低掺杂的Sn1As20S79、P2As20S78 硫系薄膜的非线性光学特性， 掺Sn能提高As20S80薄膜的非线性折射率，有较好的品质因子（FOM）；结合光照射和退火处理工艺，制备损耗约为0.3 dB/cm的As20S80条形波导，显著地降低了波导的损耗，在此基础上，试制了Sn1As20S79条形波导，获得良好的导波性能；基于Sn1As20S79条形波导，研究了其自相位调制效应，在带隙光诱导下其非线性光学效应增强。这些工作对于认识硫系半导体玻璃波导在带隙光下的光光学效应运行机理和提高硫系半导体玻璃的非线性光学效应有十分重要的理论指导与实践意义，尤其是在超快速全光信号处理和光波导集成技术领域的实际应用上有十分积极的推动作用。