陳彥宏

雷射科技已經廣泛地運用在各式領域中，如光通訊、生醫、顯示技術、遙測和環境檢測；而這些應用所需要的特定波段和光源特性大都可利用獨特且可設計的非線性光子晶體之準相位匹配技術和電光調制能力來達成。延續過往的研究成果，本論文展示了在鈮酸鋰晶體上製作出一維或二維且週期性乃至非週期性結構，配合該晶體優良的非線性波長轉換和電光調制的能力，作為有效率地積體化多功的主動式雷射元件。 前兩章，先說明研究動機、背景和鈮酸鋰晶體的電光特性。接著在第三章介紹如何利用二維光子晶體來同時達成Ｑ調制和光參量增益元件。在二維週期性極化反轉鈮酸鋰晶體和鎂銣摻雜週期性極化反轉鈮酸鋰晶體利用溫度調變達成通訊波段光源連續調變的結果也有介紹。隨後，介紹如何利用非週期超晶格的技術和模擬退火法的優化在鈮酸鋰晶體上設計並製作出符合要求的元件。憑藉著開發出的演算程式，設計出各式一維/二維非線性光子晶體結構來達成如電光Q調制、電光模態轉換器、腔內和頻、腔內倍頻、以及腔內光參量振盪器來達成各種應用所需的雷射光源。 除了利用非線性波長轉換直接將波長移至設計的波段，利用電光調制的幫助，在第四章中會闡述如何對於已有的雷射光頻譜進行電光調變，進而達到更窄頻或多光譜尖峰的同調光源。在釹雷射腔內以一個非週期性極化反轉鈮酸鋰晶體來達成兩個波段的腔內光參量振盪且其頻譜可同時做電光調變，在系統泵浦4.7瓦特且在晶體Y方向施加電場時，由頻譜分析儀解析小於0.06奈米(主要受限於該頻譜分析儀最高解析力，並且根據模擬，訊號光應可窄至0.01奈米附近)。有趣的是，模擬的過程中，發現閒置光的頻寬，即使沒有對應的電光調變，但是藉由訊號光的電光調變窄化，也跟著顯著的變窄。對比於一般中紅外光源頻寬較寬(即使普通藉由光參量過程產生的閒置光亦然)，這個架構提供了一個同時窄化近紅外和中紅外光的有效辦法。 除了傳統一維或二維光柵狀來組成準相位匹配的空間結構，在第五章也會介紹利用雙稜鏡結構和其搭配上喇叭狀的圖案設計來達成一可連續調制下轉換頻率時同時運行Q調制的獨特結構。最後一章將總結我所有的研究成果並予以結論。