光波导用氟化物玻璃膜

光波导用氟化物玻璃膜

一、光波导用氟化物玻璃薄膜(论文文献综述)

杨振[1](2019)在《掺铒硫系玻璃的光谱特性和稀土离子的局域环境研究》文中研究说明硫系玻璃材料具有较低的声子能量、较宽的红外透过范围(可以延伸至25μm)、超快的非线性响应时间和较高的线性及非线性折射率,使得该材料在全光信号再生、OTDM信号光解复用和一些集成光学器件等方面有着潜在的应用。基于硫系玻璃(Ch G)材料的非线性光波导已被证明可以很好的适用于通讯信号的高速全光信号处理,但是在处理过程中会存在着转换率低的问题。因此在这一领域,掺铒硫基的光波导放大器(EDWA),得到了业内的广泛关注,它可以同时进行无源非线性信号处理和有源信号在线放大。但是在掺铒硫基光波导的制备中依然没有得到有效的净增益输出,主要归因于铒离子掺杂浓度过低。针对这一问题,本论文通过分析Er3+的局域环境来阐述稀土离子溶解度与硫系玻璃组分和结构的关系,优化掺铒的硫系玻璃的组分配比以及其中Er3+的溶解度,提高玻璃样品的发光强度,达到增加光波导的净增益输出的目的。研究内容可以总结为以下几个方面:1.制备了Ge20Ga5Sb10Se65玻璃基质中掺杂不同Er3+浓度的样品以及Ge20Ga10S70中掺1.0wt%浓度的样品并测试了其热力学性能和光学性能。研究发现在Ge20Ga5Sb10Se65中,随着掺Er3+浓度的提高,样品的密度、折射率稍微增大;热稳定性和结构没有显着变化;1.1wt%时,1.54μm和2.78μm处荧光最强,在1.54μm(4I13/2能级)处荧光寿命约为2.23ms。2.对Ge20Ga5Sb10Se65-1.0Er和Ge20Ga10Se70-1.0Er样品进行微晶化处理并研究了其性能的变化。随微晶化处理时间增加,近红外波段透过率逐渐降低。Ge20Ga5Sb10Se65-1.0Er样品中,1.54μm处的荧光强度比未热处理样品增加约7倍并且其荧光强度增大到2.95 ms。在Ge20Ga10Se70-1.0Er样品中,随Ga2S3和Ge S2两种晶相先后析出,2.78μm处的荧光强度先增强至原来的2倍后减弱,同时纳米晶相的析出使玻璃样品的内部结构也发生了变化。但是两者在中红外波段依然保持着良好的透过率。3.在合适的微晶化处理的Ge20Ga10Se70-1.0Er样品中,利用高分辨率的透射电子显微镜(Talos F200x)对其内部Er3+具体分布位置进行表征。采用聚焦离子束制得测试样品。从整体的形貌可以看出,Ga2S3晶相均匀分布在整个非晶区域,尺寸大小约为50 nm,S元素也分布均匀;同时结合线扫描、面扫描、XRD以及荧光强度的结果之间的关系,研究得出Er3+在微晶化处理的样品中主要和Ga2S3晶体有关,可能以Ga-Er或者Ga-S-Er形式成键。最后对本工作所获得研究成果做了总结,并给出了此工作在研究过程中存在的不足之处和对未来的研究展望。

胡权[2](2019)在《两微米脉冲光纤激光器及激光直写镍掺杂氟氧玻璃陶瓷波导器件研究》文中研究说明自20世纪六十年代以来,激光的发展日新月异,其应用的领域已经涉及到了人类社会的方方面面。而近红外波段在加工、医疗、军事等方面的应用极其广泛,因此关于该波段激光的研究就具有很重要的意义,本论文致力于两微米脉冲光纤激光器的研究以及飞秒激光直写近红外光波导器件的应用。其中包括利用钨钼掺杂的过渡金属硫化物合金材料产生2μm的调Q激光、采用1568 nm连续激光在激光直写的新型镍掺杂氟氧玻璃陶瓷波导和分束器中传输并测试其传输特性,以及采用块状镍掺杂氟氧玻璃陶瓷作为增益介质进行1.7μm激光输出的尝试研究。其主要工作包括如下:1.在掺铥全光纤结构振荡器中,我们使用793 nm二极管激光作为泵浦激光,采用钨钼掺杂的金属硫化物合金材料作为可饱和吸收体进行实验,最终泵浦功率在2.17W的条件下实现了稳定的调Q脉冲输出,其中心波长为2027 nm,并且通过测量和计算得出,随着泵浦功率的变化,重复频率变化范围为11.9 kHz到15.7 kHz,单脉冲能量相应的由278 nJ增大到507 nJ,脉冲宽度由17.1μs减小到11.7μs,其最大输出功率为7.4 mW。2.利用飞秒激光在KZnF3:Ni2+氟氧玻璃陶瓷材料中刻写的波导,测试波长为1568 nm的连续激光在该材料波导中的传输特性。发现在100μm/s的扫描速率、2.2μJ的单脉冲能量下刻写的波导的传输损耗最低,为1.68 dB/cm,并采用数值孔径法得到该波导的折射率改变量为?n=8.8×10-4。3.采用波长为1568 nm的连续激光在飞秒激光刻写的KZnF3:Ni2+氟氧玻璃陶瓷分束器中传输并测量其传输特性,分束器采用单线型波导结构,并且刻写分束器的飞秒激光单脉冲能量为2.2μJ,当刻写角度为1°、2°、3°时,Y型分束器结构相应的总损耗分别为2.79 dB、4.84 dB、8.58 dB,其对应的输出端分束比为0.5:0.5、0.49:0.51、0.47:0.53。4.采用BPM软件进行氟氧玻璃陶瓷中分束器传输的简单仿真模拟,仿真过程中仍然采用1568 nm连续激光作为测试激光。在仿真结果中发现,随着Y型分束器分束角的增大,分束器两个分支输出的激光的功率占比越小,两个分支之间损失的激光能量越来越大,即角度越大的时候,分束器输出功率和输入功率的比值越小,损耗越大,但是在仿真过程中也发现,当分束器的角度值小到一定程度后,分束器两个分支导出的光会相互发生串扰现象,此时,分束器的功能将不能正常使用。5.开展了基于平凹稳定腔结构的固体激光器实验研究,采用KZnF3:Ni2+氟氧玻璃陶瓷材料作为增益介质。实验过程中,使用405 nm的激光作为泵浦源,采用双色镜和凹面OC组成平凹腔,KZnF3:Ni2+氟氧玻璃陶瓷块状材料则在双色镜和凹面OC之间作为增益介质。实验最终没有得到预期的1.7μm的激光,因为最终发现实验过程中该材料的损伤阈值低于其出光阈值,导致材料在出光之前被聚焦的高能量激光打坏。

陈益敏[3](2018)在《Ge-Te基硫系材料析晶动力学及其结构阈值研究》文中研究表明Ge-Te基硫系材料在中远红外光通信和光电相变存储领域都有着极其重要作用,如Ge20Te80具有良好的非晶态结构稳定性可用于中远红外光通信传输,而Ge50Te50则具有超快的结晶速率可作为相变存储材料。这两种应用反映了成分变化对Ge-Te过冷液区结晶动力学的影响巨大,而如今鲜有相关报道。另外,鉴于Ge-Te的弱共价键键性,其物理性能和结构随成分的演化规律还未能被人们所熟知。本文首先定量研究了单质S、Se、Te的结晶动力学,为之后的研究打下基础。然后利用闪速DSC结合适当粘度模型首次全面揭示十余个Ge-Te成分的结晶动力学,并总结出材料最大结晶速率与约化温度Trg之间存在的普适性联系。接着通过研究二十余个Ge-Te材料的物理性能和结构,及其随成分演化的规律性,总结出四个阈值点,并揭示了该体系复杂的结晶行为。最后对Te基相变材料的玻璃转变,及其过冷液脆度强弱转变现象进行研究讨论。本文主要内容如下:1、通过闪速DSC和普通DSC并结合VFT粘度模型研究并比较了三种单质硫系玻璃S、Se、Te的结晶动力学,发现其脆度(m)分别为126、67.5、60,相应的解耦系数(ξ)分别为0.545、0.718、0.67,这两者的关系基本符合Ediger经验规律。另外,可定量获得S、Se、Te的最大结晶速率(Umax)分别为9.7×10-3、1.3×10-6、0.47 m s-1。通过比较其它十余种材料的过冷液区结晶速率,我们讨论了三种硫系材料(S基、Se基、Te基)在各领域应用的可行性和局限性,这不但能为之前的材料应用做出总结,而且能为之后的材料开发做出相关预测。2、利用闪速DSC结合粘度模型首次对Ge50Te50的过冷液区结晶动力学进行研究。比较两种粘度模型(C&G和MYEGA)对实验数据拟合的分析,可认为MYEGA模型更适用于研究Ge-Te的结晶动力学。原位透射电镜和动态透射电镜的结果验证了上述分析方法的准确性,从而定量获得Ge50Te50的脆度(m)为130.7,最大结晶速率(Umax)为3.5 m s-1发生在790 K(0.79 Tm)。3、利用闪速DSC和普通DSC并结合MYEGA粘度模型,全面分析和揭示了十余种Ge-Te成分的结晶动力学。结果发现,Ge20Te80具有最慢的结晶速率,Ge50Te50具有最快的结晶速率。据此,我们可获得了成分与约化温度(T/Tm),以及结晶速率(U)的等高线关系图,从中可知GexTe100-x(15≤x≤55)在任意成分,任何过冷温度的结晶速率。另外,引入Vogel-Fulcher方程用于分析具有明显玻璃转变的Ge-Te材料的脆度,发现该体系有脆度极小值出现在x=20.4,而在x=22时,材料脆度出现异常增加且该成分的结晶速率也出现异常增大。更重要的是,本研究获得的大量数据可在快速和慢速结晶动力学研究中架起了一座桥梁,这使得我们更容易去发现各结晶动力学系数之间的联系。首次发现约化温度Trg与Umax之间的关系可用极具物理含义的分段函数来描述,其中的分断点为玻璃转变研究中的经典分割线Trg=0.67。通过这一普适关系能直接利用Trg来估算材料的最大结晶速率,这有利于极大提高材料应用的筛选效率。4、制备并研究了二十余个GexTe100-x薄膜的结晶行为,结晶活化能、光学带隙、短波截止边、电阻率等物理性能,我们发现四个物性阈值点,分别为x=20.4(Ge20Te80),x=33(Ge33Te67),x=49(Ge50Te50)和x=22(Ge22Te78)。利用拉曼光谱和X射线光电子能谱的分析结果,可以得出与上述四个阈值最为相关的结构因素为,E模式中的Te-Te键,共角结构中的Ge-Te键,以及v3(F2)模式中的Ge-Ge键。基于上述分析结果,给出Ge-Te非晶结构随成分演化的结构略图来说明Ge-Te复杂的结晶行为和其它物性变化规律。结合上一章节中的脆度与最大结晶速率的极小值结果,表明GexTe100-x在x=20.4处确实存在Maxwell刚性阈值,但其它三个阈值是具有弱共价键键性的Ge-Te材料所特有的,不可用拓扑约束理论来说明。5、使用调制DSC直接测试获得边缘成玻材料Ge50Te50和Ge2Sb2Te5的玻璃转变温度,发现在3 K min-1的升温速率下,Ge2Sb2Te5的?T只有2 oC,在2 K min-1的升温速率下,Ge50Te50的?T只有2.1 oC。另外,通过Arrhenius方法推算出Ge2Sb2Te5和Ge50Te50的脆度分别为46和39.7,相比之前通过闪速DSC分析的结果,这些值明显偏小,说明此类Te基相变材料存在过冷液区脆度强弱转变行为。可以得出Ge2Sb2Te5和Ge50Te50的强弱转变程度值f分别为1.9和3.3。如此大的f值表明Te基相变材料在具有较好非晶态热稳定性的同时也可以拥有较快的结晶速率。另外,使用单铜棍法制备得到具有明显脆度强弱转变的Ge15Te85为研究对象,通过改变弛豫温度,发现其存在异常的“三步弛豫模式”,这与在具有脆度强弱转变的金属玻璃中所发现的一致。表明与金属玻璃一样,硫系材料中的脆度强弱转变行为也与异常弛豫模式相关。

颜庭阳[4](2017)在《Ge-Sb-Se硫系光波导的热压印制备研究》文中提出硫系玻璃由于具有较高的非线性折射率、超快的非线性响应时间、极宽的红外透过窗口以及独特的光敏特性等品质,使其在全光信号处理、中红外生物传感等领域上的应用吸引了研究者的极大关注。随着集成光子学理论和技术的蓬勃发展,硫系材料与集成光子学的结合形成了一个独特的研究领域—“硫系光子学”。硫系光子学已成为当前光子学的热门研究领域之一。国际上的一些知名研究机构在硫系光波导制备及应用方面已取得了一系列创新性研究成果。其中,纳米热压印技术由于具有操作简单、分辨率高、周期短、成本低等优点已成为国内外硫系光波导制备领域的研究热点。本文利用实验室自制的Ge-Sb-Se玻璃作为靶材,采用磁控溅射法分别制备了高质量的Ge12.5Sb10Se77.5和Ge15Sb20Se65硫系薄膜,并对薄膜的各种性能作了系统的表征分析。然后以这两种硫系薄膜作为膜层材料分别进行热压印实验,并研究了不同工艺参数对压印波导质量的影响。具体研究内容如下:(1)真空环境下采用熔融淬冷法制备直径为50mm的Ge12.5Sb10Se77.5以及Ge15Sb20Se65硫系玻璃材料,对其切割并加工成3mm厚的样品作为磁控溅射制备GeSb-Se非晶薄膜的靶材。(2)采用磁控溅射法分别制备Ge12.5Sb10Se77.5和Ge15Sb20Se65薄膜样品,并对薄膜进行热处理,研究了薄膜经过热处理后其光学特性的变化。实验结果表明:当退火温度(Ta)低于其玻璃转变温度(Tg)时,薄膜没有析晶,随着Ta的增加,薄膜的光学带隙会增大,折射率则减小;当退火温度(Ta)高于其玻璃转变温度(Tg)时,薄膜开始析出晶粒,且随着Ta的增加,晶粒的体量以及薄膜的折射率都会增大,光学带隙则减小。利用Mott-Davis能带结构模型,分析表明膜层中缺陷及悬挂键的增减是导致光学带隙和折射率变化的重要因素。(3)采用已有的热压印装置对磁控沉积的Ge15Sb20Se65薄膜和Ge12.5Sb10Se77.5薄膜分别进行热压印实验,研究不同工艺参数对压印波导质量的影响。经过大量实验我们最终制备出相应结构规整的光波导,并得到Ge15Sb20Se65和Ge12.5Sb10Se77.5薄膜的最佳热压印工艺参数:压印温度分别为254℃和168℃、时间分别为25min和20min、压印气体压强分别为0.5Mpa和0.4Mpa、冷却速率分别为20℃/min和15℃/min、脱模温度分别为185℃和100℃。实验结果表明,这两种薄膜在各自的最优工艺条件下,都很好的复制了模具的微观结构,且都没有龟裂或析晶现象发生。

韩勖,刘佳铭,张峰,黄安平,肖志松[5](2016)在《提高稀土掺杂光波导放大器增益的技术进展》文中指出稀土掺杂光波导放大器(RDWA)是继光纤放大器(RDFA)之后的新一代稀土掺杂光放大器,其更适用于未来光放大器集成化、小型化的要求,并且在降低成本方面优势明显。提高RDWA性能通常从提高稀土离子发光效率和降低波导损耗两个方面进行探究,这就要求更加合适的掺杂材料和高性能的波导结构,以及尽可能低的传输损耗。总结了稀土掺杂玻璃基、聚合物基、硅基及低损耗材料基质光波导放大器的研究进展,最后展望了本领域的发展前景。

胡梦宁[6](2016)在《飞秒激光刻写铌酸锂波导及其二阶非线性效应》文中研究说明飞秒激光微加工在微加工领域具有明显的优势:相比于长脉冲激光加工相比,它拥有更高的加工精度;相比于准分子激光加工相比,它可在材料任何位置进行微加工。当拥有超短脉冲和极高峰值功率的飞秒激光对材料进行微加工,材料快速吸收激光的能量,能量的沉积会改变电子的运动以及吸收方式,实现飞秒激光微加工“冷加工”。飞秒激光制备光波导具有高度集成化、便捷性等特点,是飞秒激光微加工领域的重要研究内容。光波导器件是实现功能化集成光学芯片的关键要素与基础载体,光在波导中传输的高能量密度也有益于实现基于非线性光学的各种现象。本论文研究了飞秒激光刻写铌酸锂波导及其二阶非线性效应。铌酸锂晶体是一种性质优良的非线性晶体,光波导的特点和铌酸锂晶体的性质使得铌酸锂光波导备受人们的青睐。铌酸锂光波导根据折射率分布可以分为Ⅰ型和Ⅱ型光波导,Ⅱ型光波导位于飞秒激光辐照区域的周围,由于晶格结构未被破坏故而能保持其良好的非线性性质,我们利用飞秒激光进行铌酸锂晶体Ⅱ型光波导的刻写工作,得到较优性质的铌酸锂光波导。而铌酸锂薄膜光波导更是具有得天独厚的优势,既能够符合集成芯片的要求,又能拥有光波导的优势。我们研究了基于铌酸锂薄膜波导以及铌酸锂脊形波导的模式相位匹配。在分析了铌酸锂薄膜波导和铌酸锂脊形波导有效折射率与波长、波导厚度间的关系后,我们计算了铌酸锂薄膜波导Ⅰ类和Ⅱ类模式相位匹配倍频的条件;此外,我们还分析、计算了在不同作用长度下,周期性极化铌酸锂晶体I型和II型倍频带宽的曲线,并得出周期性极化铌酸锂晶体I型和II型倍频的波长带宽图。

李双,齐磊,王国祥,李军,沈祥,徐培鹏,戴世勋,聂秋华,徐铁锋[7](2015)在《硫系掺铒光波导在光通信的研究进展》文中指出概述了硫系掺铒光波导(EDWA)优良的材料特性及其巨大的发展前景,简述了硫系掺铒光波导结构设计及增益特性,同时对目前硫系掺铒光波导研究中存在的问题作出了总结,并对今后的研究工作也做出了进一步的展望。

冯希会[8](2013)在《镱铒共掺硫族玻璃光波导放大器理论设计》文中认为近年来,随着互联网和数字通信业务等的飞速发展,掺铒光波导放大器(EDWA)需要更高的功率放大和更宽的带宽,来满足长距离和多通道大信息量的信号传输,全光通讯网络逐渐向个人及家庭用户普及,其中全光波导器件因为其小型化、集成化高和传输容量大等特点成为了近年来的研究热点。铒镱共掺光波导放大器(EYDWA)作为全光通信中一个重要的全光有源波导器件而备受重视。其中基体材料硫族玻璃,由于其超高的非线性折射率、超快的非线性响应、超低的双光子吸收和独特的光敏特性等品质,近年来受到了广泛的研究。本文对镱铒共掺硫族玻璃光波导放大器进行了系统的理论分析,数值模拟以及相关参数优化。1.利用amsys软件高频电磁模块,通过建立二维波导的有限元模型,求解了矩形波导场的传播模式以及各模式的场分布。通过分析两种尺寸的波导的模场分布情况,确定了薄膜厚度为1μm的多模波导以及薄膜厚度为0.4μm的单模波导。2.考虑到合作上转换,交叉弛豫,激发态吸收等上转换机制,建立了一套比较全面的镱铒共掺系统的八能级速率方程。根据信号光和泵浦光沿有源波导的功率变化,给出传输方程。3.由于两种光波导几何尺寸不同,采用两种不同的激发方式进行模式激发。利用Fortran软件编程计算得到多模波导与光纤的耦合效率以及各模式的激发系数和信号光和泵浦光的归一化光强。4.利用镱铒共掺系统的速率方程,有限元场分布,传输方程,采用Runge-Kutta迭代技术求解了YEDAWA增益,并分析了其偏振特性。5.本模拟中对两种波导放大器参数进行了优化,通过origin数据作图,分析了合作上转换、激发态吸收、镱铒浓度比对反转粒子数的影响,以及信号光功率,泵浦光功率,掺杂浓度,波导长度和增益的关系。6.通过计算YEDAWA的增益情况,考虑合作上转换(CUC)、交叉弛豫(CR)和激发态吸收(ESA)时,多模波导放大器2.8dB/cm的增益以及单模波导放大器2.4dB/cm的增益。

周松强[9](2007)在《镱铒体系上转换发光研究与光子晶体频带计算》文中提出用高温固相反应法制备了系列掺铒、镱铒共掺硅酸盐玻璃样品,结合镱铒能量传递模型,对铒离子多个波段的光致发光特性进行了分析。镱离子的掺入显着地提高了三价铒离子的泵浦效率和激活度,使铒离子在近红外1530nm、可见光664、549nm等波段都有很强的发射,半值宽度也有所增加。测量结果同时表明:单掺铒样品在近红外波段光致发光强度随掺杂浓度单调缓慢增加。镱铒共掺材料存在最佳的镱铒掺杂浓度比,(1)近红外波段优化的镱铒掺杂浓度分别为0.7at%、0.1at%,光致发光强度比0.1at%单掺铒样品增强14倍;(2)可见光波段光致发光强度随掺杂浓度快速增强,镱铒浓度为4.5at%、0.5at%时的光致发光强度,比单掺铒浓度0.5at%的样品增强180倍。测量了掺铒、镱铒共掺硅酸盐玻璃样品上转换可见光波段光致发光强度随温度的变化规律,结合速率方程和多声子辅助跃迁过程建立了铒离子绿光发射强度随温度变化的理论模型,并基于荧光强度比技术讨论了掺铒材料在高温测量领域的应用。在296~723K温度范围内,高温时铒离子绿光波段的发光强度比室温下增加了五倍,光学温度传感器灵敏度达到0.0031K-1。对铒镱钕硅酸盐玻璃温度特性测量和能量传递方式分析发现,三种元素的共掺,不仅有效地提高了钕离子在近红外发光的强度,并且在高温下观察到了常温下没有的发射峰;利用钕离子813nm和887nm双峰的荧光强度比表征温度值,灵敏度也达到0.0035K-1。利用脉冲激光技术制备了镱铒共掺三氧化二铝薄膜和硅酸盐玻璃薄膜,通过对其表面形貌的表征以及光谱测量,分析了激光能量、沉积距离、氧气分压等工艺参数对薄膜材料性能和光学特性的影响,并进行了初步的总体参数优化。设计并制作了弯曲光波导放大器,利用束传输方法对其传输性能进行了模拟,结果显示其弯曲损耗为2.351×10-4dB/cm,设计了掩模沉积光波导的方法,并进行了初步尝试。将光子晶体技术和光波导放大器技术相结合,利用平面波展开法分析了以三氧化二铝、硅酸盐玻璃和硅为介质的光子晶体结构,初步分析了适合制作光子晶体光波导放大器的结构。

陶栋杰[10](2007)在《多模干涉型非互易器件研究》文中研究说明磁光器件在当今日益发展的光通信系统和器件中具有十分重要的作用,特别是磁光材料特有的非互易特性。很多关于集成磁光光学及其应用器件,包括磁光隔离器,环路器等,相继被报道。目前已报道磁光器件主要基于以下几类原理:(1)模式转换型,但这类器件需要TE-TM模式精确的相位匹配,制作容差小。(2)非互易损耗型(NRL),但这类器件需要与MQW材料结合,制作较复杂。(3)非互易相移型(NPS)。基于NPS的多模干涉(MMI)结构具有以下优点:无须精确的相位匹配,结构紧凑,且制作工艺简单。2000年,O.Zhuromskyy等人在磁畴结构上第一次分析了对TE模隔离的MMI型隔离器;2005年,J.S.Yang等人第一次在InP衬底上制作出MMI型隔离器,但隔离度只有2.9dB。本论文基于对非互易多模干涉特性的研究,利用非对称结构激励对称模与反对称模的相位关系,提出了一种对TM模式隔离,结构简单、紧缩型的非对称多模干涉型隔离器。BEAMPROP等效模拟的隔离度达到27dB,插入损耗为2.4dB。器件以Si为基片,采用Air/Ce:YIG/SiO2结构,这种器件结构简单、易制作,且有利于与其他光电器件集成。论文还对偏振无关型MMI隔离器的几种结构进行了分析。磁畴结构的非互易相移远大于普通结构,但工艺较难实现;而在磁光波导侧边增加一个高折射率区,会导致模场分布的不均匀,可以达到对TE/TM模式相等的非互易相移,实现偏振无关隔离的作用。根据磁光材料MMI非互易的特点,提出了一种“波导型非互易光分束器件”的设想(已提交国家发明专利,申请号200610050282)。与传统的介质波导型1×2光分束器件不同,波导型非互易光分束器件可以实现在正向传输时为1×2的均分束器件,而反向传输时为无损耗的1×1或2×1的合束器件。若能实现,可大大减少如光纤到户(FTTH)工程应用中上载信号的损耗,并且该器件具有结构紧凑,集成度高的特点,将在光通信领域以及光子集成系统中具有重要的应用价值。此外,对45度块状YIG材料的非互易特性进行了测试,实验测得其温度、波长依赖性都在允许的误差范围内,且通信波段的透过率超过60%;在磁光波导制作方面,也进行了探索和实验,采用溅射方法初步研制了磁光波导,为下一步的工作打下了良好的基础。

二、光波导用氟化物玻璃薄膜(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、光波导用氟化物玻璃薄膜(论文提纲范文)

(1)掺铒硫系玻璃的光谱特性和稀土离子的局域环境研究(论文提纲范文)

引言
1 绪论
    1.1 硫系玻璃研究概述
        1.1.1 硫系玻璃的简介
        1.1.2 硫系玻璃的性能
    1.2 硫系玻璃的制备工艺
    1.3 稀土离子发光机理
    1.4 国内外掺铒硫系光波导的研究近况
    1.5 本文的研究内容、目的和意义
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究目的和意义
2 Er~(3+)掺杂玻璃制备和分析技术
    2.1 实验流程
    2.2 掺铒硫系玻璃的制备
        2.2.1 实验所用原料
        2.2.2 石英管的清洗
        2.2.3 称重、配料及封装
        2.2.4 熔制、淬冷及退火
        2.2.5 样品的切割与抛光
    2.3 玻璃样品的性能测试
        2.3.1 密度测试
        2.3.2 折射率测试
        2.3.3 可见-近红外光谱测试
        2.3.4 红外光谱测试
        2.3.5 玻璃样品热稳定性的测试(DSC)
        2.3.6 X射线衍射
        2.3.7 透射电子显微镜
        2.3.8 结构表征
        2.3.9 荧光光谱测试
3 Er~(3+)掺杂Ge-Ga-Sb-Se和 Ge-Ga-S玻璃的光谱性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验
    3.3 结果与分析
        3.3.1 基本物理性质
        3.3.2 热力学性能测试
        3.3.3 Er~(3+)掺杂样品的吸收光谱性能研究
        3.3.4 红外透过光谱分析
        3.3.5 拉曼光谱研究
        3.3.6 荧光性能研究
    3.4 本章小结
4 微晶化处理后样品性能的变化
    4.1 引言
    4.2 热处理实验
    4.3 微晶化样品的性能研究
        4.3.1 样品的密度和折射率的变化
        4.3.2 可见-近红外光谱的研究
        4.3.3 红外的透过光谱的测试
        4.3.4 样品的XRD测试
        4.3.5 拉曼结果分析
        4.3.6 热处理后样品荧光性能的研究
    4.4 本章小结
5 Er~(3+)局域环境的表征
    5.1 引言
    5.2 透射电镜样品的制备方法
        5.2.1 超声波制样
        5.2.2 聚焦离子束制样
    5.3 Er~(3+)掺杂玻璃样品的TEM测试结果分析
        5.3.1 Er~(3+)掺杂Ge-Ga-Sb-Se样品的元素位置表征
        5.3.2 Er~(3+)掺杂Ge-Ga-S样品的元素Mapping分析
    5.4 Er~(3+)的局域环境和发光性能的关系
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 研究总结
    6.2 研究展望
参考文献
在学研究成果
致谢
Abstract of Thesis
论文摘要

(2)两微米脉冲光纤激光器及激光直写镍掺杂氟氧玻璃陶瓷波导器件研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 脉冲激光的发展
    1.2 光纤激光器应用及其发展
    1.3 波导器件的应用及其发展
    1.4 本论文的主要研究内容和意义
第二章 光纤激光器和激光直写光波导理论分析及光学谐振腔稳定性原理
    2.1 脉冲光纤激光器调Q技术原理分析
    2.2 二维材料的非线性光学特性
    2.3 飞秒激光刻写透明材料波导的折射率改变机理分析
    2.4 光学谐振腔结构稳定性条件
第三章 基于Mo WS可饱和吸收体的 2 μm调Q光纤激光器
    3.1 研究背景
        3.1.1 过渡金属硫化物研究现状及背景
        3.1.2 2μm光纤激光器的研究背景
    3.2 Mo_(0.8)W_(0.2)S_2合金材料的制备和表征
    3.3 基于Mo_(0.8)W_(0.2)S_2的 2 μm全光纤被动调Q实验装置
    3.4 实验结果和分析
    3.5 本章小结
第四章 KZnF_3:Ni~(2+)波导及分束器的近红外传输特性研究
    4.1 研究背景
    4.2 氟氧玻璃陶瓷波导和分束器传输特性实验装置
    4.3 KZnF_3:Ni~(2+) 单线波导的传输特性研究
        4.3.1 KZnF_3:Ni~(2+) 单线波导的刻写及其结构
        4.3.2 KZnF_3:Ni~(2+) 单线波导传输 1.5 μm连续激光的损耗特性测试
    4.4 KZnF_3:Ni~(2+) Y型分束器的传输特性研究
        4.4.1 KZnF_3:Ni~(2+) 玻璃陶瓷分束器的结构
        4.4.2 KZnF_3:Ni~(2+) 分束器传输 1.5 μm连续激光的损耗特性测试
    4.5 KZnF_3:Ni~(2+) 分束器近红外传输仿真模拟
    4.6 本章小结
第五章 KZnF_3:Ni~(2+)玻璃陶瓷近红外固体激光器研究
    5.1 研究背景
    5.2 KZnF_3:Ni~(2+) 氟氧玻璃陶瓷的光谱特性
    5.3 平凹腔实验装置的搭建
    5.4 实验结果及分析
    5.5 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 本论文的研究内容
    6.2 对未来工作的展望
参考文献
致谢
作者简介

(3)Ge-Te基硫系材料析晶动力学及其结构阈值研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 硫系材料应用于中远红外光学传输
    1.3 硫系材料应用于相变存储
    1.4 Ge-Te基材料的基础研究热点及难点
    1.5 选题意义及研究内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 研究内容
第2章 基本概念与研究方法
    2.1 基本概念
        2.1.1 粘度、扩散、结晶动力学系数等相互之间的关系
        2.1.2 粘度模型
        2.1.3 JMA数值模拟
    2.2 研究方法
        2.2.1 样品制备
        2.2.2 测试分析手段
        2.2.3 闪速DSC
    2.3 本章小结
第3章 硫族元素S、Se、Te的结晶动力学研究
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 非晶S的制备
        3.2.2 非晶Se的制备
        3.2.3 非晶Te的制备
    3.3 结果分析
        3.3.1 S的结晶动力学
        3.3.2 Se的结晶动力学
        3.3.3 Te的结晶动力
    3.4 讨论
    3.5 小结
第4章 Ge_(50)Te_(50)的结晶动力学研究
    4.1 引言
    4.2 实验条件及可行性分析
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 闪速DSC测试和JMA数值模拟结果
        4.3.2 结晶生长动力学
        4.3.3 过冷液区粘度和脆度
        4.3.4 结晶速率
    4.4 本章小结
第5章 Ge-Te材料的结晶动力学研究及其参数的普适关系研究
    5.1 引言
    5.2 实验及表征手段
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 闪速DSC曲线和Kissinger曲线
        5.3.2 结晶速率
        5.3.3 结晶动力学参数分析
        5.3.4 材料结晶动力学参数与特征温度之间的普适关系
    5.4 本章小结
第6章 Ge-Te材料的物理性能及其结构阈值研究
    6.1 引言
    6.2 实验及表征方法
    6.3 表征测试结果
        6.3.1 R-T测试结果
        6.3.2 DSC测试结果
        6.3.3 XRD测试结果
        6.3.4 透过光谱测试结果
        6.3.5 其他物理性能测试结果汇总
    6.4 结果讨论与分析
        6.4.1 Raman结果与分析
        6.4.2 XPS结果与分析
        6.4.3 结构演化及结晶行为分析
    6.5 本章小结
第7章 Te基相变材料的玻璃转变及其过冷液脆度转变研究
    7.1 利用mDSC研究Te基相变材料的玻璃转变
        7.1.1 实验
        7.1.2 结果与讨论
    7.2 硫系材料过冷液脆度强弱转变研究
        7.2.1 实验
        7.2.2 结果与讨论
    7.3 脆度强弱转变对于硫系材料的重要意义
    7.4 本章小结
第8章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(4)Ge-Sb-Se硫系光波导的热压印制备研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
引言
1 绪论
    1.1 硫系玻璃材料概述
    1.2 硫系光子学
    1.3 硫系薄膜制备方法
    1.4 硫系光波导制备方法
    1.5 选题及研究意义
    1.6 研究思路与内容
2 理论基础
    2.1 非晶态结构模型
        2.1.1 微晶模型
        2.1.2 连续无规则网络模型
    2.2 非晶态能带模型
        2.2.1 安德森模型和迁移率边
        2.2.2 Mott-CFO模型
        2.2.3 Mott-Davis模型
    2.3 Swanepoel包络法理论基础
        2.3.1 薄膜样品的折射率及厚度计算
        2.3.2 薄膜样品的带隙计算
3 薄膜制备及性能表征
    3.1 硫系玻璃材料和组分的选择
    3.2 Ge-Sb-Se玻璃靶材的制备
    3.3 Ge-Sb-Se玻璃薄膜制备
    3.4 材料性能表征
        3.4.1 薄膜厚度测试
        3.4.2 薄膜表面形貌测试
        3.4.3 薄膜组分测试
        3.4.4 XRD测试分析
        3.4.5 薄膜透射吸收光谱测试
        3.4.6 薄膜折射率测试
        3.4.7 Raman光谱测试分析
4 Ge-Sb-Se薄膜的热致光学特性变化研究
    4.1 前言
    4.2 实验
        4.2.1 样品制备
        4.2.2 样品测试
    4.3 结果与分析
        4.3.1 XRD测试结果分析
        4.3.2 透过测试结果分析
        4.3.3 折射率结果分析
        4.3.4 带隙结果分析
        4.3.5 Raman结构分析
    4.4 本章小结
5 Ge-Sb-Se光波导热压印制备技术研究
    5.1 前言
    5.2 热压印硫系光波导原理
    5.3 热压印装置设计
    5.4 热压印光波导工艺研究
        5.4.1 Ge-Sb-Se薄膜的选择和制备
        5.4.2 光波导结构设计
        5.4.3 软模制备
        5.4.4 热压法制备流程
        5.4.5 Ge_(15)Sb_(20)Se_(65)薄膜压印工艺
        5.4.6 Ge_(12.5)Sb_(10)Se_(77.5) 薄膜压印工艺
    5.5 光波导传输损耗的测量
    5.6 本章小结
6 全文总结及展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢

(5)提高稀土掺杂光波导放大器增益的技术进展(论文提纲范文)

0 引言
1 掺杂高发光效率的稀土离子
    1.1 玻璃基光波导放大器
    1.2 聚合物基光波导放大器
2 具有特殊通光性能的波导结构
3 降低光波导传输损耗
4 结语

(6)飞秒激光刻写铌酸锂波导及其二阶非线性效应(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 飞秒激光加工应用与研究现状
    1.3 铌酸锂材料特点及其应用
    1.4 波导制备常用方法
    1.5 论文研究内容与章节安排
第二章 飞秒激光刻写波导
    2.1 飞秒激光与透明材料相互作用
        2.1.1 多光子吸收
        2.1.2 隧穿电离
        2.1.3 雪崩电离
        2.1.4 自聚焦、等离子体离焦和自俘获行为
        2.1.5 飞秒激光及材料相互作用
    2.2 飞秒激光刻写光波导
        2.2.1 飞秒激光刻写光波导分类
        2.2.2 飞秒激光刻写玻璃波导
        2.2.3 飞秒激光刻写非线性晶体波导
    2.3 本章小结
第三章 飞秒激光刻写铌酸锂波导
    3.1 铌酸锂光波导基本理论
    3.2 飞秒激光参数对铌酸锂波导性质的影响
        3.2.1 飞秒激光重复频率
        3.2.2 刻写方式
        3.2.3 脉冲宽度、单脉冲能量
        3.2.4 扫描速度
    3.3 波导有效折射率的研究
        3.3.1 薄膜波导的有效折射率研究
        3.3.2 脊型波导的有效折射率研究
    3.4 实验装置及结果分析
        3.4.1 超快飞秒激光器
        3.4.2 三维精密移动平台
        3.4.3 实验过程与结果讨论
    3.5 本章小结
第四章 铌酸锂波导中的二阶非线性效应
    4.1 二阶非线性效应基本理论
        4.1.1 非线性光学耦合波方程
        4.1.2 倍频光的产生
        4.1.3 相位匹配条件和倍频光辐射强度
    4.2 铌酸锂薄膜波导的模式相位匹配倍频
        4.2.1 Ⅰ型模式相位匹配倍频
        4.2.2 Ⅱ型模式相位匹配倍频
    4.3 铌酸锂脊型波导的模式相位匹配倍频
    4.4 周期性极化铌酸锂Ⅰ型和Ⅱ型倍频的波长带宽
        4.4.1 周期性极化铌酸锂倍频
        4.4.2 周期性极化铌酸锂Ⅰ型和Ⅱ型倍频的波长带宽
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 本论文工作总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

(7)硫系掺铒光波导在光通信的研究进展(论文提纲范文)

1引言
2硫系掺铒光波导的材料特性
3硫系掺铒光波导制备工艺
4硫系掺铒光波导的结构设计及增益特性
5结论

(8)镱铒共掺硫族玻璃光波导放大器理论设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 镱铒共掺硫族玻璃光波导放大器简介
        1.1.1 镱铒离子能级结构
        1.1.2 硫族玻璃材料特性
        1.1.3 镱铒共掺光放大器工作原理
    1.2 硫族玻璃光波导制备
    1.3 国内外发展现状
    1.4 本论文的主要内容
2 基本理论
    2.1 镱铒共掺光放大器系统基本理论
        2.1.1 镱铒系统速率方程
        2.1.2 能级转换效应
        2.1.3 光波导传输理论
    2.2 耦合理论
        2.2.1 几种耦合方法介绍
        2.2.2 光纤-波导直接耦合理论
    2.3 有限元分析理论
        2.3.1 插值函数与基函数
        2.3.2 有限元方法的应用流程
        2.3.3 网格划分
3 建模及结果分析
    3.1 波导放大器的结构的选择
        3.1.1 多模波导的模场比较
    3.2 光纤-波导耦合效率
        3.2.0 单模光纤的场分布
        3.2.1 横向偏移对耦合效率的影响
        3.2.2 芯径对耦合效率的影响
4 增益计算以及参量优化
    4.1 增益计算
    4.2 反转粒子数的影响因素
        4.2.1 镱铒浓度对反转粒子数的影响
        4.2.2 合作上转换对反转粒子数的影响
        4.2.3 能级寿命对反转粒子数影响
    4.3 参量优化
        4.3.1 信号光功率随光波导长度对镱铒共掺波导放大器增益的影响
        4.3.2 不同镱铒浓度比,增益与泵浦功率的关系
        4.3.3 不同泵浦功率下,波导增益长度与放大器关系
        4.3.4 放大器偏振特性
        4.3.5 合作上转换对增益的影响
        4.3.6 激发态吸收对增益的影响
5 单模波导放大器的设计
    5.1 单模波导结构设计
    5.2 增益计算结果
    5.3 影响单模光波导放大器增益的因素
        5.3.1 信号光功率随光波导长度对镱铒共掺波导放大器增益的影响
        5.3.2 不同镱铒浓度比,增益与泵浦功率的关系
        5.3.3 不同泵浦功率下,波导增益长度的与放大器关系
        5.3.4 放大器偏振特性
        5.3.5 合作上转换对增益的影响
        5.3.6 激发态吸收(ESA)对增益的影响
总结
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(9)镱铒体系上转换发光研究与光子晶体频带计算(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题的科学依据以及意义
    1.2 相关研究的国内外进展
    1.3 本论文的主要内容
2 掺饵、镱饵共掺硅酸盐玻璃的室温光致发光特性
    2.1 掺饵、镱饵共掺硅酸盐玻璃的制备
    2.2 发射光谱的测量
    2.3 光谱分析
        2.3.1 镱饵之间的能量传递
        2.3.2 饵离子的红外发射
        2.3.3 镱离子的红外发射
        2.3.4 上转换发光
    2.4 小结
3 镱饵共掺玻璃样品上转换发光的温度效应
    3.1 单掺饵玻璃样品上转换发光的温度效应
        3.1.1 实验
        3.1.2 光谱分析
        3.1.3 理论模型
        3.1.4 上转换发光的应用
    3.2 镱饵共掺样品上转换发光的温度特性
        3.2.1 光谱分析
        3.2.2 理论模型
        3.2.3 峰值比测量温度原理
    3.3 饵钕共掺硅酸盐玻璃发光的温度特性
        3.3.1 光谱分析
        3.3.2 应用
    3.4 小结
4 脉冲激光沉积光波导薄膜实验研究
    4.1 激光脉冲沉积原理与特点
        4.1.1 脉冲激光沉积薄膜原理
        4.1.2 脉冲激光沉积的特点
    4.2 镱饵共掺三氧化二铝薄膜的制备与分析
        4.2.1 镱饵共掺三氧化二铝薄膜的制备
        4.2.2 镱饵共掺三氧化二铝薄膜的光谱分析与表征
    4.3 镱饵共掺玻璃薄膜的制备与分析
    4.4 弯曲掺饵波导放大器
        4.4.1 弯曲光波导的设计
        4.4.2 弯曲波导的制备
    4.5 小结
5 二维光子晶体的频带计算
    5.1 光子晶体与平面波展开法
        5.1.1 光子晶体简介
        5.1.2 平面波展开法
    5.2 二维光子晶体带隙结构
        5.2.1 掺饵硅酸盐玻璃和掺饵三氧化二铝介质
        5.2.2 硅介质
    5.3 平面光子晶体光波导
    5.4 小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(10)多模干涉型非互易器件研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 磁光器件的发展与未来趋势
        1.2.1 磁光器件的国内外研究现状
        1.2.2 磁光器件未来发展要求
    1.3 多模干涉型磁光隔离器的研究现状
    1.4 本论文的研究意义和主要工作
第二章 物质的磁性及磁光效应
    2.1 物质的磁性
        2.1.1 物质磁性的分类
        2.1.2 磁畴和磁化
    2.2 磁光效应
        2.2.1 法拉第效应
        2.2.2 磁光克尔效应
        2.2.3 塞曼效应
        2.2.4 磁致线双折射效应
    2.3 磁光器件常用原理
        2.3.1 TE/TM模式耦合
        2.3.2 非互易相移
        2.3.3 非互易损耗
第三章 磁光材料及其制备
    3.1 磁光玻璃
        3.1.1 逆磁性磁光玻璃
        3.1.2 顺磁性磁光玻璃
        3.1.3 几种高旋光系数的玻璃
    3.2 钇铁石榴石
        3.2.1 未掺杂的钇铁石榴石
        3.2.2 Bi掺杂的 YIG
        3.2.3 Ce掺杂的 YIG
    3.3 稀磁半导体
第四章 磁光器件
    4.1 磁光隔离器
        4.1.1 块状隔离器
        4.1.2 波导型隔离器
    4.2 其他磁光器件
        4.2.1 环形器
        4.2.2 磁光调制器
        4.2.3 磁光开关
        4.2.4 磁光存储
        4.2.5 磁光传感器
第五章 MMI型磁光隔离器分析
    5.1 非互易多模干涉原理
    5.2 对 TM模式隔离的MMI隔离器
        5.2.1 对称型 MMI隔离器
        5.2.2 非对称型 MMI隔离器
    5.3 偏振无关 MMI隔离器考虑
        5.3.1 磁畴结构的偏振无关 NPS
        5.3.2 引入高折射率区的偏振无关 NPS
        5.3.3 偏振无关的一些考核参数
    5.4 波导型非互易光分束器
第六章 磁光波导制作工艺
    6.1 块状 YIG材料特性测试
    6.2 磁光波导制作探索
第七章 总结与展望
致谢
附录:攻读硕士期间发表的论文

四、光波导用氟化物玻璃薄膜(论文参考文献)

  • [1]掺铒硫系玻璃的光谱特性和稀土离子的局域环境研究[D]. 杨振. 宁波大学, 2019(06)
  • [2]两微米脉冲光纤激光器及激光直写镍掺杂氟氧玻璃陶瓷波导器件研究[D]. 胡权. 西安电子科技大学, 2019(02)
  • [3]Ge-Te基硫系材料析晶动力学及其结构阈值研究[D]. 陈益敏. 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所), 2018(01)
  • [4]Ge-Sb-Se硫系光波导的热压印制备研究[D]. 颜庭阳. 宁波大学, 2017(02)
  • [5]提高稀土掺杂光波导放大器增益的技术进展[J]. 韩勖,刘佳铭,张峰,黄安平,肖志松. 材料导报, 2016(17)
  • [6]飞秒激光刻写铌酸锂波导及其二阶非线性效应[D]. 胡梦宁. 上海交通大学, 2016(03)
  • [7]硫系掺铒光波导在光通信的研究进展[J]. 李双,齐磊,王国祥,李军,沈祥,徐培鹏,戴世勋,聂秋华,徐铁锋. 激光与光电子学进展, 2015(03)
  • [8]镱铒共掺硫族玻璃光波导放大器理论设计[D]. 冯希会. 大连理工大学, 2013(09)
  • [9]镱铒体系上转换发光研究与光子晶体频带计算[D]. 周松强. 大连理工大学, 2007(02)
  • [10]多模干涉型非互易器件研究[D]. 陶栋杰. 浙江大学, 2007(02)

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光波导用氟化物玻璃膜
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