本發(fā)明涉及質(zhì)子交換鈮酸鋰光波導(dǎo)技術(shù)，具體涉及一種與質(zhì)子交換工藝過程相適應(yīng)的鈮酸鋰漸變折射率分布及其光學(xué)特性的仿真方法。

背景技術(shù)：

鈮酸鋰晶體具有優(yōu)異的電光特性，是一種廣為使用的集成光學(xué)材料。尤其鈮酸鋰材料制作的調(diào)制器具有體積小、損耗低、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢，經(jīng)過多年的發(fā)展，技術(shù)相對成熟，在光通信、光纖傳感、光信息處理領(lǐng)域得到大量的應(yīng)用。除此之外，鈮酸鋰相關(guān)集成器件在非線性光學(xué)、量子光學(xué)等領(lǐng)域也獲得廣泛的應(yīng)用。

鈮酸鋰波導(dǎo)一般采用擴(kuò)散的方法改變材料的折射率，通過擴(kuò)散過程在波導(dǎo)表面形成高的折射率且折射率隨深度方向逐漸減小的漸變折射率波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。一般常采用的制作方案有鈦擴(kuò)散和質(zhì)子交換兩種。質(zhì)子交換的方法將鈮酸鋰晶片置于質(zhì)子源如苯甲酸中，將鈮酸鋰晶體中的鋰離子用氫離子置換出來，形成與鈮酸鋰基底有一定折射率差的平板波導(dǎo)，如圖1a所示。此時(shí)由于質(zhì)子交換過程，材料的電光系數(shù)下降，同時(shí)傳輸光的損耗增加。質(zhì)子交換后常采用高溫退火的方法，實(shí)現(xiàn)鈮酸鋰晶體電光系數(shù)的恢復(fù)和光學(xué)損耗的降低，并形成漸變折射率的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，如圖1b所示。該方案同鈦擴(kuò)散方案相比，增加了非尋常光的折射率，而尋常光的折射率不變或下降，故其只能支持一個(gè)偏振模式的光傳輸，具有很好的偏振選擇性。同時(shí)該方案加工的鈮酸鋰波導(dǎo)具有高損傷閾值、大的非線性系數(shù)等優(yōu)勢，因此獲得廣泛應(yīng)用，尤其在光纖陀螺用相位調(diào)制器中。

為了優(yōu)化鈮酸鋰波導(dǎo)的損耗或鈮酸鋰調(diào)制器的電極設(shè)計(jì)等應(yīng)用，需要對鈮酸鋰波導(dǎo)的折射率分布精確的建模以描述漸變折射率分布的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。目前為了得到漸變折射率分布的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)，一般使用較多的方法是采用光學(xué)m線法測得漸變折射率波導(dǎo)各模式的有效折射率，通過WKB擬合或者逆向工程實(shí)現(xiàn)折射率分布的重構(gòu)。第一種WKB擬合方案為假定退火后折射率分布采用廣義的高斯函數(shù)分布、指數(shù)函數(shù)或者誤差函數(shù)中的一種來描述，通過WKB方法進(jìn)行擬合求得表面的折射率以及其他的參數(shù)。另一種方案為采用逆WKB方法或分析轉(zhuǎn)移矩陣等方法進(jìn)行重構(gòu)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

以上方案的缺點(diǎn)都存在較多的近似過程且只能通過測試退火后的波導(dǎo)才能得到折射率分布，無法實(shí)現(xiàn)退火過程質(zhì)子濃度擴(kuò)散的描述，也就無法實(shí)現(xiàn)鈮酸鋰漸變折射率分布及其光學(xué)特性的仿真預(yù)測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提出一種質(zhì)子交換鈮酸鋰漸變折射率分布的仿真方法，控制質(zhì)子交換工藝過程，建立與工藝過程相適應(yīng)的鈮酸鋰質(zhì)子交換模型，實(shí)現(xiàn)仿真計(jì)算鈮酸鋰漸變折射率分布及其光學(xué)特性的目的。鈮酸鋰質(zhì)子交換模型為實(shí)驗(yàn)過程帶來了理論的指導(dǎo)，同時(shí)也是鈮酸鋰二維漸變折射率波導(dǎo)建模優(yōu)化的基礎(chǔ)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案為：

一種質(zhì)子交換鈮酸鋰漸變折射率分布的仿真方法：首先控制質(zhì)子交換、高溫退火等工藝過程。然后建立鈮酸鋰質(zhì)子交換模型框架，計(jì)算得到退火后漸變折射率波導(dǎo)所支持模式的有效折射率。測量鈮酸鋰漸變折射率波導(dǎo)樣品的有效折射率，并構(gòu)建以鈮酸鋰漸變折射率波導(dǎo)樣本測得的模式有效折射率和計(jì)算得到的相應(yīng)模式有效折射率為基礎(chǔ)的評價(jià)函數(shù)，進(jìn)行參數(shù)搜索匹配，建立符合自身工藝條件的鈮酸鋰質(zhì)子交換模型。最終達(dá)到實(shí)現(xiàn)不同工藝條件下準(zhǔn)確仿真鈮酸鋰漸變折射率分布及其光學(xué)特性的目的。

所述的質(zhì)子交換和退火工藝過程如下：首先，選擇為X切Y傳或者Z切Y傳的鈮酸鋰晶片，將其置于苯甲酸鋰和苯甲酸的恒溫混合液中進(jìn)行質(zhì)子交換。其次，測量質(zhì)子交換后得到的平板波導(dǎo)的折射率和交換深度。再次，在通氧的環(huán)境下對質(zhì)子交換后的鈮酸鋰晶片進(jìn)行高溫退火。最后，測試高溫退火后得到的漸變折射率波導(dǎo)所支持的各個(gè)模式的有效折射率。

所述的鈮酸鋰質(zhì)子交換模型包括以下幾部分：首先，建立非線性擴(kuò)散退火模塊框架，計(jì)算退火后漸變折射率分布。然后，建立光學(xué)數(shù)值仿真模塊，計(jì)算漸變折射率分布波導(dǎo)在測試波長下所支持的各個(gè)模式的有效折射率。最后，構(gòu)建評價(jià)函數(shù)并進(jìn)行參數(shù)搜索。設(shè)置擴(kuò)散系數(shù)函數(shù)、擴(kuò)散時(shí)間系數(shù)等參數(shù)為變量進(jìn)行參數(shù)搜索，通過評價(jià)函數(shù)來評判，最終確定擴(kuò)散參數(shù)，建立適應(yīng)自身實(shí)驗(yàn)條件的非線性擴(kuò)散退火模塊。

所述的質(zhì)子交換鈮酸鋰漸變折射率分布的仿真方法，其鈮酸鋰漸變折射率波導(dǎo)樣本間僅交換時(shí)間或退火時(shí)間不同。每個(gè)樣本數(shù)據(jù)包括質(zhì)子交換后的深度、折射率和退火后漸變折射率波導(dǎo)所支持的波導(dǎo)模式的有效折射率。

所述的質(zhì)子交換鈮酸鋰漸變折射率分布的仿真方法，其在質(zhì)子交換階段采用苯甲酸和苯甲酸鋰的混合液作為質(zhì)子源。為保證工藝穩(wěn)定性，溫度波動(dòng)控制應(yīng)小于1℃。在通氧的條件下進(jìn)行高溫退火，退火后晶片晶相須在α相。

所述的質(zhì)子交換鈮酸鋰漸變折射率分布的仿真方法，其鈮酸鋰質(zhì)子交換模型初始條件設(shè)定主要有平板波導(dǎo)深度、擴(kuò)散系數(shù)函數(shù)、擴(kuò)散時(shí)間系數(shù)、擴(kuò)散時(shí)間步長等。

所述的質(zhì)子交換鈮酸鋰漸變折射率分布的仿真方法，其非線性擴(kuò)散退火模塊將質(zhì)子交換后形成的一定厚度的平板波導(dǎo)作為擴(kuò)散源，并用其折射率與鈮酸鋰基底折射率的差歸一化質(zhì)子濃度。選擇非線性擴(kuò)散模型描述質(zhì)子擴(kuò)散過程，得到退火后質(zhì)子濃度的分布，并重新轉(zhuǎn)換為退火后波導(dǎo)的折射率分布。

所述的質(zhì)子交換鈮酸鋰漸變折射率分布的仿真方法，其評價(jià)函數(shù)為測試鈮酸鋰漸變折射率波導(dǎo)樣本各模式的有效折射率與計(jì)算得到的相應(yīng)各模式的有效折射率的標(biāo)準(zhǔn)差的和的平均值。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果有：

1.質(zhì)子交換采用帶有苯甲酸鋰和苯甲酸的混合液，降低質(zhì)子交換速度，交換后得到的平板波導(dǎo)折射率基本恒定。不需要額外的如軟退火等工藝步驟，保證了工藝的穩(wěn)定性和模型的準(zhǔn)確性。

2.對質(zhì)子交換到退火的整個(gè)波導(dǎo)制作過程進(jìn)行控制與建模，并通過實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行參數(shù)搜索匹配，具有較高的準(zhǔn)確性和針對性，克服了現(xiàn)有方案折射率重構(gòu)過程的近似與不足。

3.通過鈮酸鋰質(zhì)子交換模型可以實(shí)現(xiàn)自身實(shí)驗(yàn)條件下不同交換深度和不同退火時(shí)間鈮酸鋰漸變折射率分布的預(yù)測及其光學(xué)特性的計(jì)算，為實(shí)驗(yàn)過程帶來了理論的指導(dǎo)，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)鈮酸鋰二維漸變折射率波導(dǎo)結(jié)構(gòu)建模優(yōu)化的基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1a質(zhì)子交換后形成高折射率平板波導(dǎo)示意圖。

圖1b退火后漸變折射率波導(dǎo)分布示意圖。

圖2與鈮酸鋰質(zhì)子交換模型相適應(yīng)的工藝流程。

圖3構(gòu)建鈮酸鋰質(zhì)子交換模型的流程圖。

圖4顯示了鈮酸鋰質(zhì)子交換模型退火前歸一化的質(zhì)子濃度分布示意圖。

圖5a鈮酸鋰退火后非線性擴(kuò)散退火模塊計(jì)算得到的質(zhì)子濃度分布示意圖。

圖5b鈮酸鋰退火后非線性擴(kuò)散退火模塊計(jì)算得到的折射率差分布示意圖。

圖6三個(gè)樣本波導(dǎo)分別采用IWKB方法測試(虛線)和鈮酸鋰質(zhì)子交換模型仿真(實(shí)線)得到的退火后漸變折射率分布。圖6a樣本1(退火4小時(shí))，圖6b樣本2(退火4.5小時(shí))，圖6c樣本3(退火5小時(shí))。

圖7交換深度為0.685微米的鈮酸鋰平板波導(dǎo)退火5小時(shí)后，采用IWKB方法測試(虛線)和鈮酸鋰質(zhì)子交換模型仿真(實(shí)線)得到的漸變折射率分布。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)質(zhì)子交換鈮酸鋰漸變折射率分布的仿真方法，首先對質(zhì)子交換工藝過程進(jìn)行控制，采用苯甲酸和苯甲酸鋰的混合液作為質(zhì)子交換的質(zhì)子源，并將鈮酸鋰晶片退火至α相。測試實(shí)驗(yàn)樣本為鈮酸鋰質(zhì)子交換模型做準(zhǔn)備。其次，建立鈮酸鋰質(zhì)子交換模型，主要包括非線性擴(kuò)散退火模塊和光學(xué)數(shù)值仿真模塊，通過參數(shù)搜索的方式確定自身工藝條件下的擴(kuò)散參數(shù)，建立適應(yīng)自身實(shí)驗(yàn)條件的非線性擴(kuò)散退火模塊。最后，利用鈮酸鋰質(zhì)子交換模型中的非線性退火模塊和光學(xué)數(shù)值仿真模塊即可實(shí)現(xiàn)自身工藝條件下鈮酸鋰漸變折射率分布及其光學(xué)特性的仿真。

首先，與鈮酸鋰質(zhì)子交換模型相適應(yīng)的工藝流程如圖2所示，主要包括：

步驟201，采用苯甲酸和苯甲酸鋰的混合液作為質(zhì)子交換的質(zhì)子源。選擇為X切Y傳或者Z切Y傳鈮酸鋰晶體。將鈮酸鋰晶片置于摩爾比為0.5％～3.0％苯甲酸鋰和苯甲酸的混合液中進(jìn)行質(zhì)子交換2～10小時(shí)，得到高折射率的平板波導(dǎo)?；旌弦罕郊姿徜嚺浔忍邉t擴(kuò)散速度顯著下降，配比太低則質(zhì)子交換過程的一致性差。交換溫度應(yīng)高于苯甲酸的溶點(diǎn)122℃并低于其沸點(diǎn)249℃，交換溫度低影響擴(kuò)散速率，同時(shí)溫度接近苯甲酸的沸點(diǎn)時(shí)則溶液蒸發(fā)嚴(yán)重，導(dǎo)致溶液濃度發(fā)生變化。一般交換溫度選擇為160℃至220℃之間。同時(shí)為保證工藝穩(wěn)定性，溫度波動(dòng)控制應(yīng)小于1℃。

步驟202，質(zhì)子交換后采用棱鏡耦合儀m線法測量平板波導(dǎo)的折射率和交換深度。

步驟203，在通氧的環(huán)境下對質(zhì)子交換后的鈮酸鋰進(jìn)行高溫退火，將晶片退火至α相。退火溫度決定擴(kuò)散速率和退火晶相的轉(zhuǎn)變。退火溫度過低如275℃，則損耗較大，同質(zhì)子交換后的波導(dǎo)相比幾乎不變。而高的退火溫度有利于晶相向α相的轉(zhuǎn)變，α相晶體結(jié)構(gòu)與基底材料非常接近，基本不存在晶胞參數(shù)與濃度之間的依賴關(guān)系，具有低波導(dǎo)損耗，高非線性系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。退火溫度一般為320℃～380℃，退火時(shí)間2～10小時(shí)。

步驟204，高溫退火后用棱鏡耦合儀測試漸變折射率波導(dǎo)所支持的各個(gè)模式的有效折射率。

圖3為構(gòu)建鈮酸鋰質(zhì)子交換模型的流程圖。

步驟301非線性擴(kuò)散退火模塊，計(jì)算退火后折射率分布。

首先構(gòu)建模型的初始條件，進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。這里用質(zhì)子交換后測得平板波導(dǎo)的折射率與鈮酸鋰基底的折射率差將質(zhì)子濃度歸一化，將平板波導(dǎo)的折射率分布映射為質(zhì)子濃度分布。非線性擴(kuò)散中擴(kuò)散系數(shù)是質(zhì)子濃度的函數(shù)，常見擴(kuò)散系數(shù)函數(shù)形式主要有以下三種D(C)＝D₀/(1-αC)、D(C)＝D₀[α+(1-α)exp(-βC)]和D(C)＝D₀(α+(1-α)/(βC+γ))。其中C為質(zhì)子濃度，D₀為擴(kuò)散常數(shù)，α、β、γ為擴(kuò)散相關(guān)的常量。工藝條件及晶片的選擇均會(huì)影響以上參數(shù)，可通過參數(shù)搜索并采用評價(jià)函數(shù)評判，選擇最為合適的擴(kuò)散系數(shù)函數(shù)形式及參數(shù)。

鈮酸鋰平板波導(dǎo)高溫退火過程可用一維的非線性擴(kuò)散模型描述，也即其中C為質(zhì)子濃度分布，是空間位置x和擴(kuò)散時(shí)間系數(shù)t的函數(shù)，D(C)為擴(kuò)散系數(shù)，是質(zhì)子濃度C的函數(shù)。為了求解該模型，可采用半隱式有限差分的算法或者全隱式有限差分的算法。半隱式有限差分形式為全隱式有限差分形式為其中τ為擴(kuò)散時(shí)間步長，C^t上標(biāo)表示t時(shí)刻的質(zhì)子濃度分布，D(C)表示擴(kuò)散系數(shù)函數(shù)，且其是質(zhì)子濃度C的函數(shù)。邊界條件選擇透明邊界條件，避免質(zhì)子濃度擴(kuò)散在邊界的反射效應(yīng)，使其更符合實(shí)際鈮酸鋰晶體具有較厚厚度的事實(shí)。使用該模型可計(jì)算得到退火后質(zhì)子濃度分布情況，當(dāng)晶片退火至α相，此時(shí)漸變波導(dǎo)折射率與鈮酸鋰基底的折射率差和質(zhì)子濃度可視為線性關(guān)系，可將質(zhì)子濃度分布重新轉(zhuǎn)換為折射率分布。

步驟302構(gòu)建光學(xué)數(shù)值仿真模塊。數(shù)值仿真求解麥克斯韋方程組計(jì)算漸變折射率波導(dǎo)在測試波長下各個(gè)模式的有效折射率等光學(xué)特性，常用的方法可采用有限元法或有限差分法等。采用有限差分算法，有全矢量和半矢量兩種方法?？紤]鈮酸鋰波導(dǎo)為弱限制波導(dǎo)，其折射率差較小，采用半矢量的方法也具有較高的精度。邊界條件可采用透明邊界條件或者完美匹配層條件。質(zhì)子交換的鈮酸鋰波導(dǎo)只支持一種偏振模式且忽略混合模式，對于X切Y傳鈮酸鋰只支持TE偏振模式，對于Z切Y傳鈮酸鋰波導(dǎo)只支持TM偏振模式。

步驟303構(gòu)建評價(jià)函數(shù)并進(jìn)行參數(shù)搜索。評價(jià)函數(shù)為測試波長下實(shí)際測得的漸變折射率波導(dǎo)樣本的各個(gè)模式有效折射率與計(jì)算得到的相應(yīng)各模式的有效折射率的標(biāo)準(zhǔn)差的和的平均值。測量的鈮酸鋰漸變折射率波導(dǎo)樣本須保證樣本晶片選擇一致，除質(zhì)子交換時(shí)間或者退火時(shí)間不同外質(zhì)子交換工藝和退火工藝過程均相同。樣本可固定質(zhì)子交換時(shí)間和退火時(shí)間中的一個(gè)變量，如選擇相同的質(zhì)子交換時(shí)間，退火時(shí)間為變量，分別測試質(zhì)子交換后平板波導(dǎo)折射率、交換深度和退火后各個(gè)模式的有效折射率。采用多組實(shí)驗(yàn)樣本保證得到的擴(kuò)散參數(shù)能準(zhǔn)確的反映自身實(shí)驗(yàn)條件下鈮酸鋰退火擴(kuò)散過程。

將擴(kuò)散系數(shù)函數(shù)、擴(kuò)散步長和擴(kuò)散時(shí)間系數(shù)為變量進(jìn)行參數(shù)掃描或者采用啟發(fā)式的搜索算法進(jìn)行掃描通過評價(jià)函數(shù)選擇最優(yōu)的擴(kuò)散參數(shù)，建立適應(yīng)自身實(shí)驗(yàn)條件的非線性擴(kuò)散退火模塊。常見的搜索算法有蜂群算法、遺傳算法、蟻群算法、粒子算法或者差分進(jìn)化算法，提高搜索的效率和精確性。

最后，利用鈮酸鋰質(zhì)子交換模型中的非線性擴(kuò)散退火模塊和光學(xué)數(shù)值仿真模塊可以計(jì)算不同交換時(shí)間和不同退火時(shí)間鈮酸鋰漸變折射率分布及其光學(xué)特性如模式的有效折射率和模式的模場分布等。

本發(fā)明在工藝過程質(zhì)子交換階段采用苯甲酸和苯甲酸鋰的混合液作為質(zhì)子源，可獲得折射率基本恒定平板波導(dǎo)。相比采用純苯甲酸作為質(zhì)子源的方案，使用帶有苯甲酸鋰和苯甲酸的混合液可降低交換速度。同時(shí)由于晶片κ₂相和β₁相具有不同的激活能，擴(kuò)散系數(shù)差別大，交換本身自停止于κ₂相和β₁相的邊界，保證該波導(dǎo)的折射率基本恒定。故不須采用軟退火等工藝步驟即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定均勻的質(zhì)子交換輪廓，為后續(xù)的工藝及仿真計(jì)算提供穩(wěn)定的初始條件，增加模型計(jì)算的準(zhǔn)確性，并且提高工藝的穩(wěn)定性和重復(fù)性。此外，退火階段為了保證質(zhì)子濃度和折射率差具有線性的關(guān)系且波導(dǎo)具有低的傳輸損耗，退火后晶片晶相須在α相，最大折射率差一般應(yīng)小于0.25。

退火過程晶片經(jīng)歷多種晶相，不同的晶相具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)，故這里建立非線性擴(kuò)散的模型來描述該過程具有更高的準(zhǔn)確性。棱鏡耦合儀m線法測試模式有效折射率的精度可達(dá)±0.0003，并利用測試得到的和計(jì)算得到的波導(dǎo)折射率分布所支持模式的有效折射率，以此建立評價(jià)函數(shù)，結(jié)果更為可靠。結(jié)合實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)，采用參數(shù)搜索的方式來確定各個(gè)擴(kuò)散參數(shù)，使得該模型更符合實(shí)際擴(kuò)散過程，最終實(shí)現(xiàn)自身工藝條件下鈮酸鋰漸變折射率分布的準(zhǔn)確預(yù)測和光學(xué)特性的計(jì)算。

具體的例子如下：

1.為了獲得自身實(shí)驗(yàn)條件的參數(shù)，選擇三片X切Y傳鈮酸鋰晶片作為樣本，選擇摩爾比為0.5％苯甲酸鋰和苯甲酸混合液作為質(zhì)子源，交換溫度為210℃，質(zhì)子交換3小時(shí)。

2.質(zhì)子交換后測試在632.8nm波長三樣本平板波導(dǎo)折射率分別為2.3078、2.3073、2.3075，深度分別為0.8634微米、0.8616微米和0.8622微米。

3.設(shè)定三樣本退火時(shí)間分別為4小時(shí)、4.5小時(shí)和5小時(shí)，退火溫度均為380℃。樣本其余工藝條件均相同。退火后三個(gè)樣本在632.8n m波長測得的各模式有效折射率如下表所示。

4.將質(zhì)子交換后得到的平板波導(dǎo)與鈮酸鋰基底折射率差進(jìn)行質(zhì)子濃度的歸一化。圖4顯示了鈮酸鋰質(zhì)子交換模型退火前歸一化的質(zhì)子濃度分布示意圖。

5.選擇D(C)＝D₀(α+(1-α)/(βC+γ))為擴(kuò)散系數(shù)函數(shù)來描述擴(kuò)散情況。選擇遺傳算法進(jìn)行參數(shù)搜索。設(shè)置擴(kuò)散時(shí)間系數(shù)t以及擴(kuò)散函數(shù)中的各系數(shù)D₀、α、β、γ為變量進(jìn)行掃描，擴(kuò)散時(shí)間步長τ＝1。非線性擴(kuò)散退火模型采用半隱式有限差分算法求解，圖5a和圖5b分別顯示了鈮酸鋰退火后非線性擴(kuò)散退火模塊計(jì)算得到的質(zhì)子濃度分布和折射率差分布示意圖。光學(xué)模塊采用半矢量有限差分進(jìn)行求解波長632.8nm下TE偏振模式的有效折射率。

6.利用所述評價(jià)函數(shù)采用遺傳算法得到的最優(yōu)的參數(shù)解為t＝15590、D₀＝0.53、α＝0.164、β＝30、γ＝0.01。圖6a、圖6b和圖6c分別顯示了在選定擴(kuò)散參數(shù)下三個(gè)樣本波導(dǎo)采用IWKB方法測試(虛線)和鈮酸鋰質(zhì)子交換模型仿真(實(shí)線)得到的退火后漸變折射率分布。

7.在計(jì)算得到的擴(kuò)散參數(shù)基礎(chǔ)上，利用非線性退火擴(kuò)散模塊和光學(xué)模塊可計(jì)算不同交換深度和退火時(shí)間得到的漸變折射率波導(dǎo)的折射率分布和光學(xué)特性。圖7顯示了交換深度為0.67微米鈮酸鋰平板波導(dǎo)退火5小時(shí)后采用IWKB方法測試(虛線)和鈮酸鋰質(zhì)子交換模型仿真(實(shí)線)得到的漸變折射率分布。此時(shí)采用鈮酸鋰質(zhì)子交換模型計(jì)算得到的各個(gè)模式的有效折射率分別為2.2130、2.2090和2.2062。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測試得到的模式有效折射率為2.2134、2.2095和2.2067。對比可見，鈮酸鋰質(zhì)子交換模型實(shí)現(xiàn)了該工藝條件下鈮酸鋰平板波導(dǎo)的折射率分布的準(zhǔn)確預(yù)測及其光學(xué)特性如有效折射率等參數(shù)的計(jì)算，具有較高的準(zhǔn)確性。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。