專利名稱：周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及光開關的發明，特別是一種新穎的周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關的設計，屬于光通信器件領域。
對晶片進行加工，需要設計光刻掩模板，光刻掩模板的設計首先是對和頻與差頻級聯二階非線性效應的耦合模方程進行求解，同時將控制光、信號光、轉換光波的波長與折射率代入到準相位匹配式中，在滿足準相位匹配條件下，得出極化結構光柵的周期和沿通光方向的總光柵長度。根據所得到的值設計周期極化光柵結構光刻掩模板。
本發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THz調制等特點的光開關。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，進一步提高了輸出交換效率，使其在全光通信網中具有更佳的性能和應用前景。
下面結合附圖
對本發明的技術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，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％。對晶體進行拋磨加工、制作扇形變周期極化和周期反轉光柵結構，進行質子交換退火工藝處理，得到退火質子交換光波導的全光開關，其具體的制備工藝步驟如下(1)對晶片±Z面進行光學拋磨(2)在晶片+Z表面進行光刻(3)刻蝕出按所設計掩模板結構的金屬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，對其進行極化，將極化后的樣品進行去膜和清洗(5)在晶片+Z面極化反轉光柵區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行質子交換，交換一定時間后快速將其放入到退火爐中進行退火，然后腐蝕掉氧化硅，得到退火質子交換光波導。
(6)對通光端面進行光學拋磨加工，得到周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關。
權利要求
1.一種周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關，其特征在于開關是～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構(4)、退火質子交換光波導(5)、強抗光折變能力和較低的正極化電場結構的全光開關。
2.根據權利要求1所述的周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關，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，對晶片進行拋磨加工、極化，制作周期反轉光柵區結構(4)，進行質子交換退火工藝處理，得到退火質子交換光波導(5)。
4.一種周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關的制備工藝，其特征在于所述的高摻鎂鈮酸鋰晶體摻鎂的濃度是＞5mol％。
5.根據權利要求3所述的周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關的制備工藝，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面進行光學拋磨(2)在晶片+Z表面進行光刻(3)刻蝕出按所設計掩模板結構的金屬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，對其進行極化，將極化后的樣品進行去膜和清洗(5)在晶片+Z面極化反轉光柵區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行質子交換，交換一定時間后快速將其放入到退火爐中進行退火，然后腐蝕掉氧化硅，得到退火質子交換光波導(6)對通光端面進行光學拋磨加工，得到周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關
6.根據權利要求5所述的周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關的制備工藝，其特征在于所述的掩模板的設計首先對和頻與差頻級聯二階非線性效應的耦合模方程進行求解，同時將控制光、信號光、轉換光波的波長與折射率代入到準相位匹配式中，在滿足準相位匹配條件下，得出極化結構光柵的周期和沿通光方向的總光柵長度，根據所得到的值設計周期極化光柵結構光刻掩模板。
全文摘要
本發明涉及光開關，特別是一種新穎的周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關及其制備工藝，屬于光通信器件技術領域。現在用于光信息處理技術中的光開關有機械式的和光學式的，但都適應不了高速光纖通信的需要。本發明提供了一種新穎的周期極化摻鎂鈮酸鋰全光開關的設計及其制備工藝，方案是使用高摻鎂的鈮酸性晶體，切成晶片，對晶片進行拋磨、極化、刻蝕，制作反轉光柵區、質子退火交換光波導，得到全光開關。該開關具有快速全光透明、速度快、噪聲低、所需控制光功率小，且可實現THz調制等特點的光開關。同時克服了本征鈮酸鋰晶體不易加工等缺點，進一步提高了輸出變換效率，使其在全光通信網中具有更佳的性能和應用前景。
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 優先權日2003年1月28日
發明者陳云琳, 樓慈波, 劉曉娟, 許京軍, 陳紹林, 黃自恒 申請人:南開大學