Способ получения планарных волноводов на диэлектрических подложках Советский патент 1982 года по МПК G02B6/10 

00 Од О) СП

оо Изобретение ог юсигея к области интегральной оптики, в частности к Изготов лению оптиче(Лсих неоднородных планерных волноводов в высокопреломлягацих стеклах и кристаллах. Известен способ получения, планерных волноводов ионным обменом путем введени в поверхностный слой подложки из щелочн силикатного стекла ионов натрия и калия, понижакших показатель преломления, из расплавов N«N0 или КМО с пос 1едук щим нагреванием подложки- в присутствии постоянного.электрического поля Ll Наиболее близким к предлагаемому изобрете1шю по технической сущности и достигаемому результату является способ получения планарных волноводов на подлож ках из кварцевого стекла путем термообработки при температуре 550 - 650 С в электрическом поле, напряженностью 50 - 200 В/мм в течение 2 - 10 ч и охлаждения 12 . Однако этот способ позволяет получат волноводы лишь в низкопреломлякигих материалах простого химического состава, не содержащих заметных количеств подви ных в электрическом поле ионов метал. лов. В противном случае этиионы будут удаляться из прианодного слоя подложки и уменьшить показатель преломления это го слоя. Вводимой извне примеси будет недостаточно для увеличения его показат преломления. Цель изобретения - получение волново дов в стеклах и кристаллах с высоким показателем преломления. Цель достигается тем, что в известном способе полу 1ения планарных волноводов на диэлектрических подложках охлаждение осуществляют в постоянном электрическом попе. - Под действием электрического поля ионы щелочных, щелочноземельных или редкоземельных металлов содержащихся стекле или KpKCTajjnaJc перемещаются вето року катода, а прианодный слой толщино до нескольких микрон оказывается обедненным ими, в результате чего показа- тель преломлеш1я его уве шчивается. Этот слой является высвкокачественным вшиюводом, так как при указанном способе обеспечивается иmIмaльнoe разрушение поверхности подложки с анодной стороны. При достаточно медленном охлаждении подложки происходит изменение параметров созданного волновода или его полное исчезновение в результате диффузии сме.щенч ной примеси обратно в врлноврдный слой. Для предотвращения этого явления охлаждение подложки производят., при включенг ном электрическим поле. Для предотвращения пятнообразования на поверхности подложки с катодной стороны, электродььизготавливают из материала, не диффундиру лдего в подложку в указанном интервале температур и поглощающего или химически связывающего ионы примеси, появляющиеся в избытке на поверхности подложки со стороны катода.. Такими материалами могут быть графит, алюминий, хром , медь, марганец кобальт, никель, титан, молибден, германий, берилий или их сплавы.. Пример. Подложки изготавливают из стекол Ф1, ТФ4; БФ27; ГОСТ 13659 размером 30 10 3 мм. Ионами подвижными в электрическом поле и имеющими относительно низкий показатель преломления, являются в них о кислы кал1ю ( 1,58) и натрия.(n.jj 1,59У. Электроды имеют размеры 4ОХ2О;(3 мм и изготавливаются из,сплавав ковар или графита. Полированные подлож.ки помещаются между двумя электродами, подключенными к источнику посгояцного тока ВС-22 и нагреваются на воздухе в терморегулируемой печи при следующих перемещенных параметрах: темпера- тура °Cj время, ч; напря) электри- . ческого поля. В/мм. Важнейшие характеристики полученных волноводов приводятся в таблице, где п -волноводный покаВзатель преломления.

СПОСОБПОЛУЧЕНИЯ ПЛАНАР НЫХ ВОЛНОВОДОВ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДЛОЖКАХ, включающий термообработку подложек при температуре ниже температуры деформации на lOO-20O fc в постоянном электрическом поле напряженностью 1ОО - 5ОО В/мм в тв41вние 0,25 - 10 ч и последукшее охлаждение, от л, и ч ающи йся тем, что, с целью получения волноводов вЧ теклах И кристаллах с высоким покаэателемпреломления, охлаждение осуществляют в постоянном электрическом поле.

200

460

Ф1

200

460

Ф1

Wjj 1,6282 186 1,6259 163 2 m 1,6137 41 1,6127 31

1,6204 108 1,6187 91

1

Из приведенной таблицы видно, что попучаемые указанным способом вопноводы обладают хорошими волноводными свойствами. Использование описываемого способа позволяет изготавливать волноводы

Прополжение таблицы

в высокопреломля всших стеклах и кристаллах (Лп) 1,6),в том числе встеклак,облада- юшихфотохромным,электро,магнито-и акустооптическими эффектами,и пригодных тем самъщ для целей управления световым лучом.