[发明专利]一种玻璃基离子交换表面光波导芯片连续生产的方法

说明书

本发明公开了一种玻璃基离子交换表面光波导芯片连续生产的方法。放置隧道式高温炉，隧道式高温炉两端开设炉口分别作为进口端和出口端，且在隧道式高温炉的进口端和出口端之间布置水平的传送带；坩埚放置在传送带上并沿传送带运输，传送带的传送轮连接驱动结构，传送带的驱动结构作用下，传送带将坩埚从隧道式高温炉的进口端输送入隧道式高温炉，经高温离子交换反应后输送至隧道式高温炉的出口端。本发明提高了光波导芯片的一致性，使合格率更容易提高；降低了设计、优化玻璃基离子交换表面光波导芯片生产工艺参数的繁琐和成本；提高了光波导芯片的生产效率，降低了能耗。

技术领域

本发明涉及光器件、集成光学领域，具体涉及一种玻璃基离子交换表面光波导芯片连续生产的方法。

背景技术

1969年，S.E.Miller提出了集成光学的概念，其基本思想是在同一块衬底(或基片)的表面制作光波导，并以此为基础实现光源、耦合器、滤波器等各种器件的集成化制作。通过这种集成化，实现光学系统的小型化、轻量化、稳定化，提高器件性能。

采用离子交换法在玻璃基片上制作的集成光器件一直受到企业界和研究者们的重视。基于离子交换技术的玻璃基集成光波导器件具有一些优异的性质，包括：传输损耗低，易于掺杂高浓度的稀土离子，与光纤的光学特性匹配，耦合损耗小，环境稳定性好，易于集成，成本低廉等。1972年，第一篇关于离子交换制作光波导的论文发表，标志着玻璃基集成光学器件研究的起步。自那时起，各国研究机构投入大量的人力和财力进行玻璃基集成光器件的开发。截至目前，一些玻璃基片上的集成光学器件已经实现规模化生产与系列化，成功地用于光通信、光互连和光传感网络，并显示出很强的竞争力。

现有方法所制作的离子交换光波导的光学特性依赖于离子交换时间和离子交换温度。采用现有的离子交换方式，即在箱式高温炉中进行离子交换，用于光波导芯片的批量化生产存在多方面的问题。

第一，一般的箱式高温炉的容量有限，考虑到箱式高温炉炉腔内部的温度的不均匀性，高温炉所能容纳的玻璃基片的数目受到影响，限制了生产效率，也使芯片生产的平均能耗增加。

第二，规模化生产需要很多台箱式高温炉同时工作，高温炉之间的温度差异，以及操作人员操作速度，操作习惯之间的差异增大了离子交换光波导光学性质的不一致性，不利于合格率的提高。

第三，多台箱式高温炉，需要较多的固定资产投资，占用更多的土地资源。

因此，现有的基于箱式高温炉的离子交换技术不能适合玻璃基光波导芯片大规模、批量化的生产。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种玻璃基离子交换表面光波导芯片连续生产的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的是：

本发明中放置隧道式高温炉，隧道式高温炉两端开设炉口分别作为进口端和出口端，且在隧道式高温炉的进口端和出口端之间布置水平的传送带；坩埚放置在传送带上并沿传送带运输，传送带的传送轮连接驱动结构，传送带的驱动结构作用下，传送带将坩埚从隧道式高温炉的进口端输送入隧道式高温炉，经高温离子交换反应后输送至隧道式高温炉的出口端。

所述的坩埚装有含掺杂离子的熔盐，坩埚底部通过支架支撑放置有玻璃基片，玻璃基片上表面用微细加工工艺制作有带有中间镂空的掩膜，支架和玻璃基片均完整浸没入含掺杂离子的熔盐中，方法通过传送带移动运输坩埚将表面带有掩膜的玻璃基片浸没在坩埚中含掺杂离子的熔盐内进行离子交换制成表面光波导芯片。

所述的玻璃基片材料为硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃或硼酸盐玻璃。

所述的含掺杂离子的熔盐所含的掺杂离子是：K⁺、Tl⁺、Ag⁺和Cs⁺。