激光的出现带动了光通信，光信息处理与光传感等各种新技术的发展。集成光学的出现为光波传输和处理提供了理想的波导结构形式。集成系统的基本元件是光波导器件，传送信号的载波是光导波，对光信号的所有处理，都必须以光在薄膜中能够传导为前提，因此光波导在集成光学中起着重要作用。 离子注入可以改变材料的折射率，而基本不改变材料的光电特性，对晶体波导层结构影响小，可以在较低温度下进行，对注入剂量和深度可以精确控制。由于具有以上优点，离子注入成为一种有效的形成光波导的技术。 将电介质铌酸锂(LN)、磷酸钛氧钾(KTP)等进行离子注入处理，可制成光波导元件，此举开辟了离子注入技术在集成光学中的应用。通过改变离子注入的能量和注入剂量，能够控制光波导区的深度和折射率的大小。 在离子注入形成的波导中，最常用的是H、He等轻离子注入，注入剂量在1016量级，一般形成多模波导。和轻离子注入相比，重离子注入有两个优点，一是离子剂量相当低，在1013到1014之间，这就使注入时间大大缩短，因为重离子能够在比较低的剂量下就引起比较大的折射率改变；二是Mev级重离子注入形成的位垒在晶体表面下1到1.5μm之间，单模的波导比较容易形成。 人们已经在光学晶体、玻璃、半导体材料等大量的光学材料中形成了光波导结构，其中LN晶体具有极好的光学、铁电、电光、光折变等性能，广泛应用于集成光学和光波导器件中。KTP是一种性能优良的非线性光学晶体材料，建立在KTP单晶基础的光波导器件对集成光学将有极大的潜在应用。 我们对Ni2+注入Z切光学抛光的LN晶片的性质做了一些研究。注入离子能量为3MeV，剂量从1×1013ions/cm2到9×1014ions/cm2。其中8×1014ions/cm2剂量的样品，在632.8nm的波长下形成了位垒型的光波导，我们还观察了导波模随退火条件的变化，并首次对退火后的光波导进行了传输损耗的测量，退火300℃，30min后，波导损耗从1.65dB/em下降到1.19dB/cm。 我们发现这些样品在空气中退火300℃，30min后，较低剂量下形成了仅有一个TM模式的增加型的波导，较高的剂量时只有位垒型的波导存在。在注入剂量适当的样品里，观察到了消失模(missingmode)现象。我们试着解释了两种波导在不同情况下形成的原因，还测量了单能量低剂量重离子形成的单模增加型波导损耗大约为3dB/em。可以证明在适当的注入和退火条件下，可以形成基于低剂量离子注入技术的低损耗表面波导器件。 我们还介绍了多能量低剂量的O2+注入LN形成折射率增高型波导的研究，采用波长为632.8nm和1539nm的激光测试了波导的暗模特性。能量为2.0、1.5和1.0Mev，剂量从1.5×1014到4×1014ions/em2的O2+注入LN晶体在632.8nm波长下形成了异常光折射率增高的区域。采用端面耦合法，记录了光从波导端面的输出。我们还研究了更高多能量低剂量下的O2+注入LN晶体形成的波导特性。 关于KTP晶体波导的实现条件我们也有涉及。我们推断Si+和O2+在KTP晶体中只能形成位垒型的波导，我们还对比了注入前后KTP晶体的吸收光谱，可以看出注入确实增加了吸收损耗。 本文主要介绍了重离子注入LN晶体和KTP晶体形成光波导的特性，通过对光波导的导波模式和传输损耗的测试及退火行为的研究，探索离子注入光波导的形成条件，并对重离子注入晶体材料折射率改变的形成机理进行了初步探讨。