膜，方法与(一)的步骤3)相同，然后将铌酸锂基片放入浓度为99.5%的丙酮溶液中lmin，在铌酸锂基片上形成光栅结构的钛条9 ;
[0065]4)将上述铌酸锂基片放入高温扩散炉中进行第二次钛扩散，扩散温度为1050°C，扩散时间为6h，在铌酸锂基片中形成折射率周期性变化的光栅结构。经上述具体实验操作后，在银酸锂基片中形成短周期波导光栅10，光栅周期为360nm。
[0066]所述在铌酸锂基片中形成的光栅结构的周期由光栅掩膜板的栅格周期决定，当使用的光栅掩膜板的栅格周期为长周期时，在铌酸锂基片中形成的光栅结构的周期为长周期；当使用的光栅掩膜板的栅格周期为短周期时，在铌酸锂基片中形成的光栅结构的周期为短周期。
[0067]所述在铌酸锂基片中形成光栅结构的方法，在铌酸锂基片中形成光栅结构时，最大折射率变化量及折射率分布由钛膜厚度、扩散时间和扩散温度决定，当钛膜厚度为60nm、扩散时间为6h、扩散温度为1050°C时，其最大折射率变化量为0.008，折射率分布近似服从高斯分布。
【主权项】
1.一种利用二次钛扩散在铌酸锂基片中制备周期性波导光栅的方法，其特征在于:在铌酸锂中利用二次钛扩散在铌酸锂基片中制备周期性波导光栅，所述二次钛扩散包括两种方式:第一种方式为第一次钛扩散在铌酸锂基片中形成折射率周期性变化的光栅结构，第二次钛扩散在铌酸锂基片中形成单模条形波导结构；第二种方式为第一次钛扩散在铌酸锂基片中形成单模条形波导结构，第二次钛扩散在铌酸锂基片中形成折射率周期性变化的光栅结构，经第一次和第二次钛扩散后在铌酸锂基片中形成周期性波导光栅。
2.根据权利要求1所述利用二次钛扩散在铌酸锂基片中制备周期性波导光栅的方法，其特征在于:所述在铌酸锂基片中形成周期性波导光栅的第一种方式，制备方法如下: (一)首先通过光刻技术在铌酸锂基片上形成周期性光栅结构的钛条，对铌酸锂基片进行第一次高温钛扩散，在铌酸锂基片中形成折射率周期性变化的光栅结构，步骤如下: .1)将铌酸锂基片依次用酒精和丙酮清洗干净并放在温度为120°C的加热板上进行烘烤，然后对铌酸锂基片进行匀胶，在铌酸锂基片表面附着一层光刻胶，光刻胶厚度为.2_3um ； . 2)利用栅格周期为180-210um或350-370nm的光栅掩膜板对上述均胶后的铌酸锂基片进行曝光，在显影剂中对光刻胶进行显影，然后将铌酸锂基片放置在加热板上烘烤，温度为.120°C，时间lOmin，固化光刻胶，在铌酸锂基片表面的光刻胶形成周期性结构的光栅掩膜； . 3)在上述在步骤2)得到的铌酸锂基片表面制备一层厚度为40-80nm的钛膜，然后将铌酸锂基片放入浓度大于99.5%丙酮溶液中Imin对光刻胶进行剥离，在铌酸锂基片上形成周期性光栅结构的钛条； . 4)将上述铌酸锂基片放入高温扩散炉中进行第一次钛扩散，扩散温度为980-1150°C，扩散时间为4-8h，在铌酸锂基片中形成折射率周期性变化的光栅结构； (二)通过光刻技术铌酸锂基片上形成条形波导结构的钛条，对铌酸锂基片进行第二次高温钛扩散，在铌酸锂基片中形成单模条形波导结构，步骤如下: .1)用酒精和丙酮清洗(一)中步骤4)得到的铌酸锂基片，将铌酸锂基片放在温度为.120°C的加热板上进行烘烤，然后对铌酸锂基片进行匀胶，在铌酸锂基片表面附着一层光刻胶，光刻胶厚度为2-3um; .2)利用条宽为4-8um的波导掩膜板对上述铌酸锂基片进行曝光，在显影剂中对光刻胶进行显影，然后将铌酸锂基片放置在加热板上烘烤，温度为120°C，时间lOmin，固化光刻胶，在铌酸锂基片表面的光刻胶形成条形结构的波导掩膜； .3)在上述在步骤2)得到的铌酸锂基片表面制备一层厚度为60-90nm的钛膜，然后将铌酸锂基片放入浓度大于99.5%的丙酮溶液中lmin，在铌酸锂基片上形成波导结构的钛条； 4)将步骤上述铌酸锂基片放入高温扩散炉中进行第二次钛扩散，扩散温度为.980-1150°C，扩散时间为6-9h，在铌酸锂基片中形成单模条形波导结构。
3.根据权利要求1所述利用二次钛扩散在铌酸锂基片中制备周期性波导光栅的方法，其特征在于:所述在铌酸锂基片中形成周期性波导光栅的第二种方式，制备方法如下: (一)首先通过光刻技术在铌酸锂基片上形成条形波导结构的钛条，对铌酸锂基片进行第一次高温钛扩散，在铌酸锂基片中形成单模条形波导结构，步骤如下: I)将铌酸锂基片依次用酒精和丙酮清洗干净并放在温度为120°C的加热板上进行烘烤，然后对铌酸锂基片进行匀胶，在铌酸锂基片表面附着一层光刻胶，光刻胶厚度为.2_3um ； . 2)利用条宽为4-8um的波导掩膜板对上述铌酸锂基片进行曝光，在显影剂中对光刻胶进行显影，然后将铌酸锂基片放置在加热板上烘烤，温度为120°C，时间lOmin，固化光刻胶，在铌酸锂基片表面的光刻胶形成条形结构的波导掩膜； . 3)在上述在步骤2)得到的铌酸锂基片表面制备一层厚度为40-80nm的钛膜，然后将铌酸锂基片放入浓度大于99.5%的丙酮溶液中lmin，在铌酸锂基片上形成波导结构的钛条； . 4)将上述铌酸锂基片放入高温扩散炉中进行第一次钛扩散，扩散温度为980-1150°C，扩散时间为4-8h，在铌酸锂基片中形成单模条形波导结构； (二)通过光刻技术在铌酸锂基片上形成周期性光栅结构的钛条，对铌酸锂基片进行第二次高温钛扩散，在铌酸锂基片中形成折射率周期性变化的光栅结构，步骤如下； . 1)用酒精和丙酮清洗(一)中步骤4)得到的铌酸锂基片，将铌酸锂基片放在温度为.120°C的加热板上进行烘烤，然后对铌酸锂基片进行匀胶，在铌酸锂基片表面附着一层光刻胶，光刻胶厚度为2-3um; . 2)利用栅格周期为180-210um或350-370nm的光栅掩膜板对上述均胶后的铌酸锂基片进行曝光，在显影剂中对光刻胶进行显影，然后将铌酸锂基片放置在加热板上烘烤，温度为.120°C，时间lOmin，固化光刻胶，在铌酸锂基片表面的光刻胶形成周期性结构的光栅掩膜； .3)在上述在步骤2)得到的铌酸锂基片表面制备一层厚度为60-90nm的钛膜，然后将铌酸锂基片放入浓度大于99.5%的丙酮溶液中lmin，在铌酸锂基片上形成波导结构的钛条； .4)将上述铌酸锂基片放入高温扩散炉中进行第二次钛扩散，扩散温度为980-1150°C，扩散时间为6-9h，在铌酸锂基片中形成折射率周期性变化的光栅结构。
4.根据权利要求2、3所述利用二次钛扩散在铌酸锂基片中制备周期性波导光栅的方法，其特征在于:所述在铌酸锂基片中形成的光栅结构的周期由光栅掩膜板的栅格周期决定，当使用的光栅掩膜板的栅格周期为长周期时，在铌酸锂基片中形成的光栅结构的周期为长周期；当使用的光栅掩膜板的栅格周期为短周期时，在铌酸锂基片中形成的光栅结构的周期为短周期。
5.根据权利要求2、3所述利用二次钛扩散在铌酸锂基片中制备周期性波导光栅的方法，其特征在于:所述在铌酸锂基片中形成光栅结构的方法，在铌酸锂基片中形成光栅结构时，最大折射率变化量及折射率分布由钛膜厚度、扩散时间和扩散温度决定，当钛膜厚度为40-80nm、扩散时间为4_8h、扩散温度为980-1150 °C时，其最大折射率变化量为.0.0075-0.0012，折射率分布近似服从高斯分布。
【专利摘要】一种利用二次钛扩散在铌酸锂基片中制备周期性波导光栅的方法，在铌酸锂中利用二次钛扩散在铌酸锂基片中制备周期性波导光栅，所述二次钛扩散包括两种方式：第一种方式为第一次钛扩散在铌酸锂基片中形成折射率周期性变化的光栅结构，第二次钛扩散在铌酸锂基片中形成单模条形波导结构；第二种方式为第一次钛扩散在铌酸锂基片中形成单模条形波导结构，第二次钛扩散在铌酸锂基片中形成折射率周期性变化的光栅结构，经第一次和第二次钛扩散后在铌酸锂基片中形成周期性波导光栅。本发明的优点是：该制备方法简单、易于操作，制备的光栅精密度高，光栅周期可根据需要做相应调整，且成本较低，有利于推广应用。
【IPC分类】G02B6-124, G02B6-13, G03F7-00
【公开号】CN104808289
【申请号】CN201510183841
【发明人】张爱玲, 闫广拓
【申请人】天津理工大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月17日