[发明专利]玻璃基片材料

说明书

技术领域

本发明涉及光器件、集成光学领域，尤其涉及集成光学用玻璃材料。

背景技术

用于离子交换的盐通常为阳离子A⁺(Ag⁺，Tl⁺)的硝酸盐。离子交换通常在300～600℃下持续3～24小时。一般的光学玻璃材料的成分设计的都是针对玻璃的光学性质，而没有考虑到玻璃材料长时间在熔融金属盐中的化学稳定性。因此现有的玻璃材料在离子交换过程中会受到熔盐的腐蚀，使玻璃基片表面变得粗糙，进而致使玻璃基光波导的损耗增加。更重要的，由于通常的掩埋光波导的制备需要很长的时间，而且要在直流电场辅助下进行，通常的光学玻璃材料的化学稳定性不能满足玻璃基光波导制备的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于集成光学用玻璃材料。

本发明的技术方案包括一种玻璃基片材料，其包括SiO₂、B₂O₃、ZrO₂、Al₂O₃、Na₂O和K₂O，其中，B³⁺在玻璃中均以硼氧四面体的形式存在；全部Al³⁺进入玻璃网格；非桥氧原子的占总氧原子数目的比例不大于十分之一。

其中，该玻璃基片材料的各物质的摩尔含量为：

这种玻璃材料具有比通常的光学玻璃基片更高的化学稳定性，可以作为玻璃基片，用于玻璃基光波导的制备。

这种玻璃基片可以采用现有的光学玻璃工艺制作，通过合理设计熔制、澄清、退火工艺，玻璃的气泡可以达到光学A级，条纹完全消除。

使用这种玻璃材料作为基片材料制作集成光学芯片的有益效果是：由于该玻璃体系上述成分的特点，玻璃材料在熔融的硝酸盐中具有极好的化学稳定性，保证了离子交换工艺的顺利进行。

具体实施方式

以下对本发明作详细说明。

玻璃的主要成分包括SiO₂、B₂O₃、ZrO₂、Al₂O₃、Na₂O和K₂O。这种玻璃材料以SiO₂作为玻璃形成体的主体，同时引入B₂O₃和Al₂O₃，引入少量ZrO₂提高玻璃的耐水性和耐酸性。

这种玻璃材料在成分上的特点在于，通过调节碱金属氧化物(Na2O和K2O)的含量，使玻璃的微观结构具有如下特征：(1)B3+在玻璃中均以硼氧四面体的形式存在；(2)全部Al3+进入玻璃网格；(3)玻璃中的非桥氧原子的占总氧原子数目的比例不大于十分之一。

玻璃材料成分除了可以添加极少量澄清剂以外，不能包含其它物质。澄清剂的加入量有现成的标准。并且玻璃熔制工艺是通用的工艺。

下面以不同成分的玻璃为例说明玻璃的设计与制作：

示例1：各成分含量如下表所示：