专利名称：一种玻璃中低温直写光波导的方法
技术领域：
本发明属于光波导写入技术领域。
背景技术：
目前，制作玻璃光波导的方法主要有离子注入法、RF(射频)溅射/等离子体增强 化学汽相沉积法、火焰水解涂覆法、离子交换技术、复合波导和溶胶凝胶技术。其中离子交 换技术工艺简单，易操作，成本低廉，成为目前制作光波导的主要使用技术。传统的离子交 换使用熔盐(主要是硝酸盐)，离子交换温度较高，对波导性能及器件都有很大的影响，适 合玻璃的低温离子交换的熔盐很少(几乎没有)，并且实际操作难度也较大，因此有必要发 展一种适合于玻璃的低温写入方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种玻璃中低温直写光波导的方法，本方法 能克服玻璃光波导写入采用离子交换技术难以找到低温离子交换的匹配熔盐的问题。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案，其步骤包括 1)根据所需波导的路程结构设计玻璃极化电极的形状，然后在玻璃的两端面镀上 导电电极； 2)通过步骤1所述的导电电极，在玻璃的两端施加外加电压，产生外加电场，同时 对玻璃加热，使玻璃在所镀电极区域极化； 3)通过玻璃在所镀电极区域的极化和非极化区域折射率的变化实现光波导的直 接写入。 本方法在玻璃光波导写入中的应用。 本发明的优点本发明能克服玻璃光波导写入中采用离子交换技术难以找到低温 离子交换的匹配熔盐问题，并且通过极化电极的形状设计而实现波导路程的设计，是一种 操作简单，易于控制和设计，效果好的光波导写入方法，为实玻璃光波导的写入尤其是一些 低转变温度的特种玻璃波导的写入提供了一种有效方法。
图1为Si02-Pb0-K20玻璃热/电极化后的折射率变化。
具体实施例方式
本发明的原理利用低温热/电极化技术(外加电场/温度场协同作用)可以实 现玻璃的极化(小于200°C )，通过极化与非极化区域较大的折射率变化，实现玻璃光波导 的直接写入，克服玻璃光波导写入中采用离子交换技术难以找到低温离子交换的匹配熔盐 问题，并且通过极化电极的形状设计而实现波导路程的设计。本发明是一种操作简单，易于 控制和设计，效果好的光波导写入方法。本发明为实玻璃光波导的写入，尤其是一些低转变温度的特种玻璃波导的写入提供了一种有效方法。
下面进一步详述本发明。 本发明提供了一种在玻璃中通过低温热/电极化实现光波导的直接写入方法，其 步骤包括 1.根据所需波导的路程结构设计玻璃极化电极的形状，然后在玻璃的两端面镀上 导电电极。具体操作为沿着光波导的路程，在玻璃的两端面镀上导电电极，即保证玻璃两端 面所镀电极的形状跟所设计光波导路程的结构一致。例如如果光波导的路程为直线型，就 沿着该路程在玻璃两端面镀上直线导电电极；如果光波导的路程为S型，就沿着该路程在 玻璃两端面镀上S型导电电极。其它结构光波导操作类似。 2.通过步骤1所述的导电电极，在玻璃的两端施加外加电压，产生外加电场，同时 对玻璃加热，通过电场/温度场的协同作用实现导电电极极化区域折射率的有效变化；
3.测量玻璃极化和非极化区域的折射率，通过玻璃的极化和非极化区域折射率的 变化实现光波导的直接写入。 上述步骤中步骤1的导电电极可以为Al、Ag或其他导电电极。步骤1在镀电极 前还对玻璃进行切片处理，并两面抛光成光学平面。步骤2的外加电压为直流或交流，并小 于导致玻璃击穿的最大电压。步骤2对玻璃加热的温度最小值为常温(2(TC);最大值为 30(TC或玻璃转变温度，以较低者为准。步骤2在玻璃极化后，还利用酸洗去掉电极。
下面结合具体实施例对本发明提供的方法作进一步说明，但不限定本发明。
实施例1 : 以石英砂、PbO和K2C03为原料，采用传统的熔融淬冷法制备出70Si02-25PbO_5K20 玻璃，精密退火后光学两面抛光成10X10Xlmn^玻片，经极化电压3. OkV/mm、极化温度 423K和极化时间20min热/电极化后，经椭圆偏光议折射率测试，在玻璃中观察到较大的折 射率变化(折射率变化量An03)，折射率变化测量结果如图1所示。
权利要求
一种玻璃中低温直写光波导的方法，其步骤包括1)根据所需波导的路程结构设计玻璃极化电极的形状，然后在玻璃的两端面镀上导电电极；2)通过步骤1)所述的导电电极，在玻璃的两端施加外加电压，产生外加电场，同时对玻璃加热，使玻璃在所镀电极区域产生极化；3)通过玻璃在所镀电极区域的极化和非极化区域折射率的变化实现光波导的直接写入。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征是导电电极为Al或Ag。
3. 根据权利要求l所述的方法，其特征是外加电压为直流或交流，并小于导致玻璃击 穿的最大电压。
4. 根据权利要求l所述的方法，其特征是对玻璃加热的温度最小值为2(TC;最大值为30(TC或玻璃转变温度，以较低者为准。
5. 根据权利要求1 4中任一项所述的方法，其特征在于步骤1)在镀电极前还对玻璃进行切片处理，并两面抛光成光学平面。
6. 根据权利要求1 4中任一项所述的方法，其特征在于步骤2)在玻璃极化后，还利用酸洗去掉电极。
7. 权利要求1 4中任一项所述的方法在玻璃光波导直接写入中的应用。
全文摘要
本发明提供了一种玻璃中低温直写光波导的方法，其步骤包括(1)玻璃切片并两面抛光成光学平面，再在两面镀上Al、Ag或其它导电电极；(2)对玻璃样品加热，同时通过导电电极对玻璃样品附加外加电场，使玻璃在低温条件下实现热/电极化，极化后利用酸洗去掉电极；(3)测量玻璃极化和非极化区域的折射率，利用玻璃的极化与非极化区域折射率的变化实现光波导的直接写入。按本发明的技术方法可以实现玻璃低温条件下光波导的直接写入。
文档编号G02B6/134GK101782668SQ201010112100
公开日2010年7月21日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者何漩, 刘启明, 赵修建 申请人:武汉理工大学