專利名稱：周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光開關(guān)的發(fā)明，特別是一種新穎的周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)的設(shè)計，屬于光通信器件領(lǐng)域。
對晶片進(jìn)行加工，需要設(shè)計光刻掩模板，光刻掩模板的設(shè)計首先是對和頻與差頻級聯(lián)二階非線性效應(yīng)的耦合模方程進(jìn)行求解，同時將控制光、信號光、轉(zhuǎn)換光波的波長與折射率代入到準(zhǔn)相位匹配式中，在滿足準(zhǔn)相位匹配條件下，得出極化結(jié)構(gòu)光柵的周期和沿通光方向的總光柵長度。根據(jù)所得到的值設(shè)計周期極化光柵結(jié)構(gòu)光刻掩模板。
本發(fā)明的有益效果是具有快速全光透明、速度快、噪聲低、所需控制光功率小，且可實現(xiàn)THz調(diào)制等特點的光開關(guān)。同時克服了本征鈮酸鋰晶體抗光折變性能低且由于極化電場高所用晶片薄不易加工等缺點，進(jìn)一步提高了輸出交換效率，使其在全光通信網(wǎng)中具有更佳的性能和應(yīng)用前景。
下面結(jié)合附圖
對本發(fā)明的技術(shù)方案作具體的說明如附圖所示，是周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)，它是使用高摻鎂的鈮酸鋰晶體沿著晶體的3個方向X、Y、Z切割到底的，尺寸為～20×25×1.0mm，摻鎂的濃度為＞5mol％。對晶體進(jìn)行拋磨加工、制作扇形變周期極化和周期反轉(zhuǎn)光柵結(jié)構(gòu)，進(jìn)行質(zhì)子交換退火工藝處理，得到退火質(zhì)子交換光波導(dǎo)的全光開關(guān)，其具體的制備工藝步驟如下(1)對晶片±Z面進(jìn)行光學(xué)拋磨(2)在晶片+Z表面進(jìn)行光刻(3)刻蝕出按所設(shè)計掩模板結(jié)構(gòu)的金屬Al電極，然后在電極上均勻涂抹一層高絕緣抗蝕膠(4)在室溫下，將晶片的±Z面與NaCl液體電極相連，接到脈沖電源上，對其進(jìn)行極化，將極化后的樣品進(jìn)行去膜和清洗(5)在晶片+Z面極化反轉(zhuǎn)光柵區(qū)域沿著通光方向刻蝕上氧化硅柵條，將其放入到盛有苯甲酸的石英玻璃器皿中，將器皿放入到恒溫爐中在一定溫度下進(jìn)行質(zhì)子交換，交換一定時間后快速將其放入到退火爐中進(jìn)行退火，然后腐蝕掉氧化硅，得到退火質(zhì)子交換光波導(dǎo)。
(6)對通光端面進(jìn)行光學(xué)拋磨加工，得到周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)，其特征在于開關(guān)是～20×25×1.0mm的晶片，高摻鎂鈮酸鋰晶體材料，具有扇形變周期極化結(jié)構(gòu)(4)、退火質(zhì)子交換光波導(dǎo)(5)、強(qiáng)抗光折變能力和較低的正極化電場結(jié)構(gòu)的全光開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)，其特征在于所述的高摻鎂鈮酸鋰晶體的摻鎂濃度是＞5mol％。
3.一種周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)的制備工藝，其特征在于使用高摻鎂鈮酸鋰晶體，沿晶體的3個晶向X、Y、Z切成～20×25×1.0mm的晶片，對晶片進(jìn)行拋磨加工、極化，制作周期反轉(zhuǎn)光柵區(qū)結(jié)構(gòu)(4)，進(jìn)行質(zhì)子交換退火工藝處理，得到退火質(zhì)子交換光波導(dǎo)(5)。
4.一種周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)的制備工藝，其特征在于所述的高摻鎂鈮酸鋰晶體摻鎂的濃度是＞5mol％。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)的制備工藝，其特征在于所述的對晶片的拋磨加工、極化、退火處理，依次分為下列工藝步驟(1)對其±Z面進(jìn)行光學(xué)拋磨(2)在晶片+Z表面進(jìn)行光刻(3)刻蝕出按所設(shè)計掩模板結(jié)構(gòu)的金屬Al電極，然后在電極上均勻涂抹一層高絕緣抗蝕膠(4)在室溫下，將晶片的±Z面與NaCl液體電極相連，接到脈沖電源上，對其進(jìn)行極化，將極化后的樣品進(jìn)行去膜和清洗(5)在晶片+Z面極化反轉(zhuǎn)光柵區(qū)域沿著通光方向刻蝕上氧化硅柵條，將其放入到盛有苯甲酸的石英玻璃器皿中，將器皿放入到恒溫爐中在一定溫度下進(jìn)行質(zhì)子交換，交換一定時間后快速將其放入到退火爐中進(jìn)行退火，然后腐蝕掉氧化硅，得到退火質(zhì)子交換光波導(dǎo)(6)對通光端面進(jìn)行光學(xué)拋磨加工，得到周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)的制備工藝，其特征在于所述的掩模板的設(shè)計首先對和頻與差頻級聯(lián)二階非線性效應(yīng)的耦合模方程進(jìn)行求解，同時將控制光、信號光、轉(zhuǎn)換光波的波長與折射率代入到準(zhǔn)相位匹配式中，在滿足準(zhǔn)相位匹配條件下，得出極化結(jié)構(gòu)光柵的周期和沿通光方向的總光柵長度，根據(jù)所得到的值設(shè)計周期極化光柵結(jié)構(gòu)光刻掩模板。
全文摘要
本發(fā)明涉及光開關(guān)，特別是一種新穎的周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)及其制備工藝，屬于光通信器件技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)在用于光信息處理技術(shù)中的光開關(guān)有機(jī)械式的和光學(xué)式的，但都適應(yīng)不了高速光纖通信的需要。本發(fā)明提供了一種新穎的周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關(guān)的設(shè)計及其制備工藝，方案是使用高摻鎂的鈮酸性晶體，切成晶片，對晶片進(jìn)行拋磨、極化、刻蝕，制作反轉(zhuǎn)光柵區(qū)、質(zhì)子退火交換光波導(dǎo)，得到全光開關(guān)。該開關(guān)具有快速全光透明、速度快、噪聲低、所需控制光功率小，且可實現(xiàn)THz調(diào)制等特點的光開關(guān)。同時克服了本征鈮酸鋰晶體不易加工等缺點，進(jìn)一步提高了輸出變換效率，使其在全光通信網(wǎng)中具有更佳的性能和應(yīng)用前景。
文檔編號H04B10/12GK1434326SQ0310242
公開日2003年8月6日 申請日期2003年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者陳云琳, 樓慈波, 劉曉娟, 許京軍, 陳紹林, 黃自恒 申請人:南開大學(xué)