性，拓宽了波长转换器的使用条 件；
[002U 4、该近化学计量比低渗杂Mg;PPLN全光波长转换器，使用于波长转换的累浦光源 波长可W是容易引起光折变效应的近红外波段，进一步降低了波长转换器的工作要求，使 该波长转换器的适用领域进一步扩大；
[0022] 5、该近化学计量比低渗杂Mg;PPLN全光波长转换器利用外壳进行封装，光纤在封 装内部与晶体禪合，在封装外部形成尾纤，易与其他器件集成；
[0023] 6、该近化学计量比低渗杂Mg;PPLN全光波长转换器的结构便于在同一魄酸裡基 底的波长转换结构后面集成光学器件如相位调制器等，波长转换后的输出光可W在同一条 波导结构中直接进入调制器进行调制，提高了器件集成度，大大降低禪合和传输损耗，系统 稳定性好。
【附图说明】
[0024] 图1为基于本发明实施例的低渗杂Mg:PPLN波导结构的全光波长转换器的原型器 件示意图，附图标记包括；1、输入光纤；2、波导；3、近化学计量比低渗杂Mg;PPLN晶体；4、 金属外壳；5、输出光纤；
[002引图2为Mg局部渗杂的工艺流程示意图，附图标记包括；11、MgO层，12、真空蒸锻； 13、同成分魄酸裡晶体；14、高温扩散；15、局部渗儀的魄酸裡晶体；
[0026] 图3为铁扩散魄酸裡光波导制作过程图；附图标记；包括100、魄酸裡晶体；101、 光刻胶；102、掩膜板；103、铁膜；104、光波导；110、匀胶；111、曝光；112、显影；113、锻铁； 114、剥离；115、扩散；116、端面抛光；
[0027] 图4为周期极化流程图；附图标记包括；201、铁扩散光波导；202、液体电极；203、 金属电极；204、Ti;PPLN光波导；211、极化过程；
[002引图5为富裡气相输运平衡（VTC)示意图，附图标记包括；301、富裡相蜗；302、富裡 粉末；303、同成分魄酸裡样品；
[0029]图6为液体电极极化电路示意图，附图标记包括；401、高压直流电源；402、分压电 阻；403、正极；404、近化学计量比低渗儀魄酸裡波导样品；405、负极；406、分压电阻；407、 注满LiCl的液体电极夹具。
【具体实施方式】
[0030] 下面将结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细描述，该些实施方式若存在示 例性的内容，不应解释成对本发明的限制。
[0031] 步骤1、选择一块Z切厚度为0. 的同成分魄酸裡晶片，上下表面平行且均 被光学抛光，上下表面的法线方向即为晶体的自发极化方向；
[0032] 步骤2、Mg局部渗杂：在该晶片-Z表面锻一层MgO膜，于1050~1130°C高温下扩 散1小时W上，获得局部渗儀的魄酸裡晶体，如图2所示；
[0033] 步骤3、铁扩散魄酸裡光波导制作过程：在该晶片-Z表面采用光刻工艺，锻制4~ 10ym的铁条，使用铁扩散技术，即在1050~1130°C的高温下扩散1小时W上，将-Z表面 瓣射的铁条内扩散入同成分魄酸裡衬底，形成一波导层，该波导的TE和TM模式的导波均能 被激发，如图3所示；
[0034] 步骤4、周期极化；在晶片+Z面蒸锻一层厚度在50皿W上的导电侣层，然后用光 刻技术，在侣层表面旋转涂覆一层光刻胶，经曝光、显影、腐蚀后得到周期性光栅条纹，然后 再腐蚀掉光栅条纹之外的侣，最后用丙酬洗掉光刻胶，该样就在样品上形成了一周期性的 长侣条构成的阵列金属光栅电极，原理如图4所示，金属光栅电极的周期A为：
[0035]
[0036] 步骤5、富裡气相输运平衡（VTE);采用富裡VTE技术，在1050~1130°C下将所得 Mg低渗杂同成分魄酸裡样品处理10小时W上，得到近化学计量比的渗儀魄酸裡晶体，装置 如图5所示为本步骤所使用的装置示意图；
[0037] 步骤6、液体电极极化：利用液体电极极化装置，在室温下对晶体进行极化，极化 电压约为4~5kV;室温电场极化过程中，在有电极的畴区域，利用高压电场克服晶体内部 的矫顽场从而使该有电极的畴区域的自发极化方向反向；在无电极的畴区域，其电畴的极 化方向仍保持原来的方向，如图6所示为本步骤所使用的极化电路；
[003引步骤7、将所得低渗杂Mg;PPLN晶体进行封装，将光纤在封装内部与同一条波导进 行禪合，尾端引出封装置外，方便与其他器件集成，最终得到一种近化学计量比低渗杂Mg: PPLN全光波长转换器，如图1所示。
【主权项】
1. 一种近化学计量比低掺杂Mg:PPLN全光波长转换器制作方法，其特征在于，该方法 包含以下步骤： 步骤（1)、选择一块Z切厚度为0. 的同成分铌酸锂晶片，上下表面平行且均被 光学抛光，上下表面的法线方向即为晶体的自发极化方向； 步骤（2)、在该晶片-Z表面镀一层MgO膜，于1050~1130°C高温下扩散1小时以上， 获得局部掺镁的铌酸锂晶体； 步骤（3)、在晶片-Z表面进行局部掺镁之后，在该晶片掺Mg的-Z表面制作Ti扩散条 形光波导，即在该晶片-Z表面采用光刻工艺，镀制4~10 y m的钛条，使用钛扩散技术，即 在1050~1130°C的高温下扩散1小时以上，将-Z表面溅射的钛条内扩散入同成分铌酸锂 衬底，形成一波导层； 步骤（4)、然后在晶片+Z面进行周期极化：在晶片+Z面蒸镀一层厚度在50nm以上的 导电铝层，然后用光刻技术，在铝层表面旋转涂覆一层光刻胶，经曝光、显影、腐蚀后得到一 周期性的长铝条构成的阵列金属光栅电极，然后再腐蚀掉光栅条纹之外的铝，最后用丙酮 洗掉光刻胶； 步骤（5)、采用富锂VTE技术得到近化学计量比的掺镁铌酸锂晶体：采用富锂VTE技 术，在1050~1130°C下将所得Mg低掺杂同成分铌酸锂样品处理10小时以上，得到近化学 计量比的掺镁铌酸锂晶体。 步骤（6)、利用液体电极极化装置，在室温下对晶体进行液体极化，极化电压约为4~ 5kV;室温电场极化过程中，在有电极的畴区域，利用高压电场克服晶体内部的矫顽场从而 使该有电极的畴区域的自发极化方向反向；在无电极的畴区域，其电畴的极化方向仍保持 原来的方向，获得周期性晶体超晶格； 步骤（7)、最后将所得低掺杂Mg :PPLN晶体进行封装，将光纤在封装内部与同一条波导 进行耦合，尾端引出封装置外，方便与其他器件集成，得到近化学计量比低掺杂Mg :PPLN全 光波长转换器。
【专利摘要】本发明公开一种近化学计量比低掺杂Mg：PPLN全光波长转换器制作方法，选择一块Z切双面抛光的同成分铌酸锂晶片，在晶片-Z表面进行局部掺镁之后，在该晶片掺Mg的-Z表面制作Ti扩散条形光波导，然后在晶片+Z面进行周期极化，形成一周期性的长铝条构成的阵列金属光栅电极，采用富锂VTE技术得到近化学计量比的掺镁铌酸锂晶体，利用液体电极极化装置，在室温下对晶体进行液体极化，获得周期性晶体超晶格，最后将所得低掺杂Mg：PPLN晶体进行封装，得到近化学计量比低掺杂Mg：PPLN全光波长转换器。相比现有技术，本发明具有成本低；拓宽了波长转换器的使用条件和使用领域、易与其他器件集成、提高了器件集成度、大大降低耦合和传输损耗、系统稳定性好等诸多优点。
【IPC分类】G02F1/35, G02F2/00
【公开号】CN104880887
【申请号】CN201510346285
【发明人】华平壤, 陈朝夕
【申请人】天津大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月19日