[发明专利]HfO2/SiO2溶胶凝胶玻璃全息光栅

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光纤通信的密集波分复用全息光栅，具体涉及一种采用具有光敏性HfO₂/SiO₂溶胶凝胶玻璃制作的密集波分复用全息光栅。

背景技术

传统衍射光栅主要有刻划光栅和全息光栅，刻划光栅质量取决于刻划机螺纹和轴承精度，由于刻槽位置产生周期误差而产生虚假谱像；全息光栅利用激光器发出光的干涉现象研制，沟槽位置是干涉条件决定的，不存在刻划光栅的随机误差和周期误差。HfO₂/SiO₂溶胶凝胶玻璃全息光栅采用具有光敏性HfO₂/SiO₂溶胶凝胶玻璃制备衍射光栅，省去了传统方法中繁琐的刻蚀步骤，不再使用昂贵的刻蚀机.所以使用这种方法制备衍射光栅，方法简单，设备容易操作，成本低廉，而且衍射效率较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有光敏性的HfO₂/SiO₂溶胶凝胶玻璃制作衍射光栅的方法，其解决了背景技术中工艺复杂、鬼线和杂散光、造价昂贵的问题。

本发明的技术解决方案如下：

一种具有光敏性的HfO₂/SiO₂溶胶凝胶玻璃制作衍射光栅的方法，其实现步骤包括：

(I)合成具有光敏性HfO₂/SiO₂溶胶凝胶玻璃溶胶

(II)制作HfO₂/SiO₂溶胶凝胶玻璃全息光栅

所述具有光敏性HfO₂/SiO₂溶胶凝胶玻璃溶胶的合成：以异丁氧基铪为前驱体，少量正丁醇为溶剂，甲基丙烯酸为络合剂，加入的比例为异丁氧基铪∶甲基内烯酸＝1∶1，混合搅拌3h；甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷溶解在一定量的正丁醇中，再加入一定浓度的盐酸溶液作催化剂，混合搅拌1h，使甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷完全水解；所述两种溶液混合，搅拌24h，溶液变成具有光敏性的HfO₂/SiO₂溶胶玻璃溶胶。

所述HfO₂/SiO₂溶胶凝胶玻璃全息光栅的制作：所述具有光敏性的HfO₂/SiO₂溶胶玻璃溶胶经0.2um的过滤器过滤后，采用旋转涂胶法以3000r/min的旋转速度将溶胶旋涂在硅基片上，旋涂时间为30s。然后将所述基片放在100℃的热板上前烘15min，去除膜层中的溶剂。以光刻掩模或者平面波干涉场作为曝光光源，曝光波长为X射线到紫外波段，曝光量为50mJ/cm²左右，曝光时间约为5min。

本发明具有以下优点：

(1)通过改变含Hf金属氧化物添加量调节出较高的折射率，且较宽的波长范围内透射性较好。

(2)所述溶胶纯度高、均匀性好、成本低廉。

(3)所述溶胶光学性能(折射率、光学透过率)与TiO₂/SiO₂、ZrO₂/SiO₂体系相比较高。

(4)所述溶胶化学稳定性、热稳定性、机械性能好，与大多数物质不发生化学反应，较高温度下不变形，低温下容易操作。

(5)所述溶胶具有高抗辐射损伤阀值，适用于军事、航空以及其他恶劣环境。

(6)采用紫外光曝光光源，在全息干涉光场中，引发曝光部分甲基丙烯酸的聚合，利用聚合部分与未聚合部分在乙醇溶剂中的溶解度差得到表面浮雕的、具有纳米级微细结构的衍射光栅。

(7)所述溶胶具有无机玻璃高硬度、高强度特点，所制备衍射光栅表面不易损伤、断裂。

(8)刻蚀步骤的省略，提高了微光学元件的表面质量，加快了制造衍射光栅的速度，节省了成本。

附图说明

图1为本发明的制作工艺总体路线图

图2为溶胶凝胶法制备薄膜工艺图

图3为全息光栅制作工艺流程图

具体实施方式