[发明专利]使用Ag-Na离子交换形成于高透射率玻璃中的低损耗波导器

权利要求书

1.一种在基板中形成离子交换(IOX)波导器的方法，所述方法包括：

a)在所述基板的顶面上形成掩膜，所述掩膜对所述顶面界定通往所述顶面的至少一个开口，其中所述基板包括碱-铝硅酸盐玻璃，所述碱-铝硅酸盐玻璃包括Na且具有等于50百万分率(ppm)或更低的Fe浓度；

b)在所述至少一个开口内通过所述基板的所述顶面执行第一IOX过程以在所述基板内界定初始IOX区域，所述初始IOX区域在所述基板的所述顶面处具有最大折射率；及

c)在所述基板的所述顶面处执行第二IOX过程以从所述初始IOX区域形成在所述基板的所述顶面下方具有最大折射率的掩埋IOX区域，所述掩埋IOX区域及所述基板的周围部分界定IOX波导器，所述IOX波导器具有光学损耗OL≤0.05dB/cm及双折射率数值|B|≤0.001，其中所述第二IOX过程是Na-Ag IOX过程。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述光学损耗OL≤0.01dB/cm。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述Fe浓度小于15ppm。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述Fe浓度小于10ppm。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述碱-铝硅酸盐玻璃包含量为1ppm或更低的Ni及Cr。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述掩埋IOX区域具有在45与80微米之间的层深及在0.01≤Δn≤0.06的范围中的折射率差Δn。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述掩埋IOX区域具有在6与15微米之间的层深及在0.002≤Δn≤0.01的范围中的最大折射率差Δn。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述基板具有体折射率n₀，所述掩埋IOX区域在所述基板的所述顶面处具有表面折射率n_s，且其中表面折射率差Δn_s＝n_s–n₀≤0.001。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述掩埋IOX区域在100℃的温度下具有扩散度D＝0m²/s。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述第一IOX过程是场辅助的。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述第一IOX过程包括：将所述基板外部的Ag⁺离子与所述基板中的Na⁺离子进行交换。

12.如权利要求1所述的方法，更包括：将具有光学功能性的设备光学耦接到所述IOX波导器。

13.一种低损耗离子交换(IOX)波导器，包括：

玻璃基板，具有顶面且包括碱-铝硅酸盐玻璃，所述碱-铝硅酸盐玻璃包括在3莫耳百分比与15莫耳百分比之间的Na2O且具有20百万分率(ppm)或更低的Fe浓度；及

掩埋Ag-Na IOX区域，形成于所述玻璃基板中，所述掩埋Ag-Na IOX区域在所述玻璃基板的所述顶面下方具有最大折射率，其中所述掩埋Ag-Na IOX区域及所述玻璃基板的周围部分界定Ag-Na IOX波导器，所述Ag-Na IOX波导器具有光学损耗OL≤0.05dB/cm及双折射率数值|B|≤0.001。

14.如权利要求13所述的低损耗IOX波导器，其中所述光学损耗OL≤0.01dB/cm。

15.如权利要求13所述的低损耗IOX波导器，其中所述Fe浓度小于15ppm。

16.如权利要求15所述的低损耗IOX波导器，其中所述Fe浓度小于10ppm。