專利名稱：一種玻璃中低溫直寫光波導的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光波導寫入技術領域。
背景技術：
目前，制作玻璃光波導的方法主要有離子注入法、RF(射頻)濺射/等離子體增強 化學汽相沉積法、火焰水解涂覆法、離子交換技術、復合波導和溶膠凝膠技術。其中離子交 換技術工藝簡單，易操作，成本低廉，成為目前制作光波導的主要使用技術。傳統(tǒng)的離子交 換使用熔鹽(主要是硝酸鹽)，離子交換溫度較高，對波導性能及器件都有很大的影響，適 合玻璃的低溫離子交換的熔鹽很少(幾乎沒有)，并且實際操作難度也較大，因此有必要發(fā) 展一種適合于玻璃的低溫寫入方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種玻璃中低溫直寫光波導的方法，本方法 能克服玻璃光波導寫入采用離子交換技術難以找到低溫離子交換的匹配熔鹽的問題。
本發(fā)明解決其技術問題采用以下的技術方案，其步驟包括 1)根據(jù)所需波導的路程結構設計玻璃極化電極的形狀，然后在玻璃的兩端面鍍上 導電電極； 2)通過步驟1所述的導電電極，在玻璃的兩端施加外加電壓，產(chǎn)生外加電場，同時 對玻璃加熱，使玻璃在所鍍電極區(qū)域極化； 3)通過玻璃在所鍍電極區(qū)域的極化和非極化區(qū)域折射率的變化實現(xiàn)光波導的直 接寫入。 本方法在玻璃光波導寫入中的應用。 本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明能克服玻璃光波導寫入中采用離子交換技術難以找到低溫 離子交換的匹配熔鹽問題，并且通過極化電極的形狀設計而實現(xiàn)波導路程的設計，是一種 操作簡單，易于控制和設計，效果好的光波導寫入方法，為實玻璃光波導的寫入尤其是一些 低轉變溫度的特種玻璃波導的寫入提供了一種有效方法。


圖1為Si02-Pb0-K20玻璃熱/電極化后的折射率變化。
具體實施例方式
本發(fā)明的原理利用低溫熱/電極化技術(外加電場/溫度場協(xié)同作用)可以實 現(xiàn)玻璃的極化(小于200°C )，通過極化與非極化區(qū)域較大的折射率變化，實現(xiàn)玻璃光波導 的直接寫入，克服玻璃光波導寫入中采用離子交換技術難以找到低溫離子交換的匹配熔鹽 問題，并且通過極化電極的形狀設計而實現(xiàn)波導路程的設計。本發(fā)明是一種操作簡單，易于 控制和設計，效果好的光波導寫入方法。本發(fā)明為實玻璃光波導的寫入，尤其是一些低轉變溫度的特種玻璃波導的寫入提供了一種有效方法。
下面進一步詳述本發(fā)明。 本發(fā)明提供了一種在玻璃中通過低溫熱/電極化實現(xiàn)光波導的直接寫入方法，其 步驟包括 1.根據(jù)所需波導的路程結構設計玻璃極化電極的形狀，然后在玻璃的兩端面鍍上 導電電極。具體操作為沿著光波導的路程，在玻璃的兩端面鍍上導電電極，即保證玻璃兩端 面所鍍電極的形狀跟所設計光波導路程的結構一致。例如如果光波導的路程為直線型，就 沿著該路程在玻璃兩端面鍍上直線導電電極；如果光波導的路程為S型，就沿著該路程在 玻璃兩端面鍍上S型導電電極。其它結構光波導操作類似。 2.通過步驟1所述的導電電極，在玻璃的兩端施加外加電壓，產(chǎn)生外加電場，同時 對玻璃加熱，通過電場/溫度場的協(xié)同作用實現(xiàn)導電電極極化區(qū)域折射率的有效變化；
3.測量玻璃極化和非極化區(qū)域的折射率，通過玻璃的極化和非極化區(qū)域折射率的 變化實現(xiàn)光波導的直接寫入。 上述步驟中步驟1的導電電極可以為Al、Ag或其他導電電極。步驟1在鍍電極 前還對玻璃進行切片處理，并兩面拋光成光學平面。步驟2的外加電壓為直流或交流，并小 于導致玻璃擊穿的最大電壓。步驟2對玻璃加熱的溫度最小值為常溫(2(TC);最大值為 30(TC或玻璃轉變溫度，以較低者為準。步驟2在玻璃極化后，還利用酸洗去掉電極。
下面結合具體實施例對本發(fā)明提供的方法作進一步說明，但不限定本發(fā)明。
實施例1 : 以石英砂、PbO和K2C03為原料，采用傳統(tǒng)的熔融淬冷法制備出70Si02-25PbO_5K20 玻璃，精密退火后光學兩面拋光成10X10Xlmn^玻片，經(jīng)極化電壓3. OkV/mm、極化溫度 423K和極化時間20min熱/電極化后，經(jīng)橢圓偏光議折射率測試，在玻璃中觀察到較大的折 射率變化(折射率變化量An03)，折射率變化測量結果如圖1所示。
權利要求
一種玻璃中低溫直寫光波導的方法，其步驟包括1)根據(jù)所需波導的路程結構設計玻璃極化電極的形狀，然后在玻璃的兩端面鍍上導電電極；2)通過步驟1)所述的導電電極，在玻璃的兩端施加外加電壓，產(chǎn)生外加電場，同時對玻璃加熱，使玻璃在所鍍電極區(qū)域產(chǎn)生極化；3)通過玻璃在所鍍電極區(qū)域的極化和非極化區(qū)域折射率的變化實現(xiàn)光波導的直接寫入。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是導電電極為Al或Ag。
3. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其特征是外加電壓為直流或交流，并小于導致玻璃擊 穿的最大電壓。
4. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其特征是對玻璃加熱的溫度最小值為2(TC;最大值為30(TC或玻璃轉變溫度，以較低者為準。
5. 根據(jù)權利要求1 4中任一項所述的方法，其特征在于步驟1)在鍍電極前還對玻璃進行切片處理，并兩面拋光成光學平面。
6. 根據(jù)權利要求1 4中任一項所述的方法，其特征在于步驟2)在玻璃極化后，還利用酸洗去掉電極。
7. 權利要求1 4中任一項所述的方法在玻璃光波導直接寫入中的應用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種玻璃中低溫直寫光波導的方法，其步驟包括(1)玻璃切片并兩面拋光成光學平面，再在兩面鍍上Al、Ag或其它導電電極；(2)對玻璃樣品加熱，同時通過導電電極對玻璃樣品附加外加電場，使玻璃在低溫條件下實現(xiàn)熱/電極化，極化后利用酸洗去掉電極；(3)測量玻璃極化和非極化區(qū)域的折射率，利用玻璃的極化與非極化區(qū)域折射率的變化實現(xiàn)光波導的直接寫入。按本發(fā)明的技術方法可以實現(xiàn)玻璃低溫條件下光波導的直接寫入。
文檔編號G02B6/134GK101782668SQ201010112100
公開日2010年7月21日 申請日期2010年2月9日 優(yōu)先權日2010年2月9日
發(fā)明者何漩, 劉啟明, 趙修建 申請人:武漢理工大學