[发明专利]一种具有液面探测功能的铌酸锂基片夹具及质子交换方法

说明书

本发明公开了一种具有液面探测功能的铌酸锂基片夹具及质子交换方法，当夹具底部的微孔陶瓷过滤片接触质子交换液时，质子交换液通过毛细作用吸附到吸水海绵上，将湿敏元件润湿使其阻值发生突变，使探测电路中信号指示灯的亮度发生变化，给出夹具底部探测到质子交换液液面的信号提示。进行质子交换时，将铌酸锂基片浸没到质子交换液中进行质子交换之前，可利用夹具的液面探测功能使夹具底部与质子交换液的液面接触进行二次预热，使夹具装载铌酸锂基片的部分和质子交换液的温度差趋于零，这样，可以减小质子交换过程中铌酸锂基片浸没到质子交换液中引起的温度波动，从而可以提高质子交换制作铌酸锂光波导的稳定性和重复性。

技术领域

本发明涉及集成光学技术领域，尤其涉及一种具有液面探测功能的铌酸锂基片夹具及质子交换方法。

背景技术

随着集成光学技术的不断发展，集成光波导器件凭借体积小、功能多样等优点得到广泛应用。在光纤陀螺系统中，可以利用铌酸锂光波导调制器代替全光纤方案中的分束合束器、偏振器和相位调制器，即铌酸锂光波导可以集成三种功能，这样可以有效减小陀螺的体积，减少光纤熔接点的数量，与全光纤陀螺相比，集成光学陀螺具有更大的调制带宽。

目前，利用质子交换制造铌酸锂光波导的方法主要包括清洗衬底片、在衬底片上制备掩膜、光刻出波导图形、质子交换、退火、端面抛光等步骤。其中的质子交换过程主要包括以下步骤：a、将用于装载铌酸锂基片的石英夹具、用于盛装质子交换液的石英管道和已经光刻出波导图形的铌酸锂基片分别清洗干净；b、用天平称取适量的苯甲酸锂和苯甲酸晶体在石英管道中进行混合，得到用于进行质子交换的苯甲酸混合溶液，在石英管道上安装热电偶后将石英管道放入到加热炉中；c、启动加热炉，将石英管道内的质子交换液加热至200℃，再缓慢升温至240℃并保持稳定；d、将铌酸锂基片装载到石英夹具上，在烘箱中预热至240℃，将预热好的石英夹具从烘箱中取出后迅速放入到质子交换液中进行质子交换。

根据上述质子交换过程的步骤，步骤c中盛装质子交换液的石英管道和步骤d中预热夹具的烘箱是隔开的，从烘箱中取出石英夹具再放入质子交换液的过程中石英夹具的温度会先下降再上升，该操作会引起质子交换液的温度发生波动，且每次操作引起的温度波动的大小均不相同，而温度对于质子交换过程的影响较大，会导致制得的铌酸锂光波导的稳定性和重复性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有液面探测功能的铌酸锂基片夹具及质子交换的方法，用以解决质子交换过程中质子交换液的温度波动较大的问题。

因此，本发明提供了一种具有液面探测功能的铌酸锂基片夹具，包括：铌酸锂基片卡槽块，中空的圆筒状的卡槽块夹持杆，中空的圆筒状的传感杆，中空的圆筒状的套筒，用于固定所述传感杆和所述套筒的定位销，位于所述套筒内的微孔陶瓷过滤片、吸水海绵、湿敏元件和固定块，以及与所述湿敏元件电性连接的探测电路；其中，

所述铌酸锂基片卡槽块包括：相对而置的两个矩形底板以及夹在所述两个矩形底板之间且与所述两个矩形底板固定连接的圆筒；其中，每个所述矩形底板的中心具有与所述圆筒相同直径的圆形的第一通孔，两个所述第一通孔与所述圆筒连通，所述两个矩形底板各自相对的一面的四周具有条形凹槽，所述两个矩形底板中相对的两个凹槽用于固定铌酸锂基片；

所述卡槽块夹持杆的底部设有突出的底座，所述卡槽块夹持杆的外径小于所述铌酸锂基片卡槽块中圆筒的内径，所述铌酸锂基片卡槽块套在所述卡槽块夹持杆的外部且被定位在所述底座上；

所述传感杆的外径小于所述卡槽块夹持杆的内径，所述卡槽块夹持杆套在所述传感杆的外部，所述传感杆的顶部设有突出的手柄，所述手柄用于定位所述传感杆；

所述套筒的外径小于所述传感杆的内径，所述套筒位于所述传感杆的内部；所述套筒中靠近顶部的表面设有两个相对的第二通孔，所述传感杆中靠近底部的表面设有两个相对的第三通孔，所述定位销穿过所述第二通孔和所述第三通孔将所述套筒与所述传感杆固定连接；