研究目的
研究用于集成光子学的Tm3+:YAG晶体中凹陷包层波导定向耦合器的制备与性能。
研究成果
该研究成功展示了利用飞秒激光直写技术在Tm3+:YAG晶体中制备凹陷包层波导定向耦合器。这些耦合器表现出单模传输、偏振不敏感以及精确匹配的分光比，显示出其在集成光子学应用中的潜力。该成果有助于推动量子存储及其他光子学应用中三维晶体电路与器件的发展。
研究不足
该研究聚焦于Tm3+:YAG晶体及定向耦合器的特定构型。其制备过程需对激光参数和对准进行精确控制，这可能会限制其可扩展性与可重复性。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用飞秒激光直写技术在Tm3?:YAG晶体中制备下凹包层波导。该方法通过紧密聚焦的超短激光脉冲对晶体进行直接且永久的折射率改性。
2：样品选择与数据来源：
使用Tm3?:YAG晶体样品（19毫米×9毫米×2毫米）。在810纳米波长下对波导的单模传输特性、偏振无关性及分光比进行表征。
3：实验设备与材料清单：
掺镱光纤激光器（Antaus，Avesta Project Ltd.）、声光调制器、柱面望远镜、非球面透镜（C230TMD-B，Thorlabs GmbH）、三轴定位器（FiberGlide3D，Aerotech Inc.）、CMOS相机（Beamage-4M，Gentec-EO Inc.）、功率计（PM100D，Thorlabs GmbH）。
4：实验流程与操作步骤：
将激光脉冲聚焦于Tm3?:YAG样品内部，作用深度为表面下方250微米处。以1毫米/秒的恒定速度相对移动样品与激光焦点位置。通过光学显微镜观察制备结构并测试其光学特性。
5：数据分析方法：
测量并分析插入损耗与分光比以评估定向耦合器的性能表现。
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Yb-doped fiber laser
Antaus
Avesta Project Ltd.
Emits 240 fs pulses at 1 MHz repetition rate and 1030 nm wavelength for femtosecond laser writing.
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aspheric lens
C230TMD-B
Thorlabs GmbH
Focuses laser pulses inside the Tm3+:YAG sample for waveguide fabrication.
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CMOS camera
Beamage-4M
Gentec-EO Inc.
Measures the near-field spatial profile of the waveguide eigenmode.
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power meter
PM100D
Thorlabs GmbH
Conducts loss measurements by evaluating the ratio between output and input powers.
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three-axis positioner
FiberGlide3D
Aerotech Inc.
Translates the sample relative to the writing laser focal spot for precise waveguide fabrication.
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