[发明专利]一种自准直空间型铌酸锂电光相位调制器及其制备方法有效

专利信息
申请号: 202110248273.8 申请日: 2021-03-07
公开(公告)号: CN112965269B 公开(公告)日: 2022-09-20
发明(设计)人: 华平壤;丁宁;戎士铖 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: G02F1/03 分类号: G02F1/03
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 李素兰
地址: 300072*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 空间 型铌酸锂 电光 相位 调制器 及其 制备 方法
【权利要求书】:

1.一种利用气相传输平衡技术制备的自准直空间型铌酸锂电光相位调制器,其特征在于,该电光相位调制器的结构包括自准直空间型电光相位调制器包括电极(1),掺镁铌酸锂晶体近表面折射率渐变层(2)和高折射率掺镁铌酸锂晶体芯层(3);其中:

所述电极(1)的两极之间设置有所述高折射率掺镁铌酸锂晶体芯层(3);所述掺镁铌酸锂晶体近表面折射率渐变层(2)成对地设置于高折射率掺镁铌酸锂晶体芯层(3)与所述电极(1)形成的空间中,

光线以θ0角度入射到折射率渐变层,渐变层等效于k层不同折射率的薄层组成,其中第i层折射率为ni,第i+1渐变层折射率ni+1ni,高折射率芯层晶体折射率为n0,最靠近芯层的渐变层为第1渐变层,其折射率为n1,光线由芯层进入第1渐变层线满足折射定律:

其中,θ1为光线进去第1渐变层的折射角;

当光线进入到第i渐变层时,发散角逐渐减小,通过控制折射率分布,使得光线经过一段渐变层后发散角趋近于0,在此过程中,光线依然在介质中传播,传输损耗与在芯层传输无异。

2.如权利要求1所述的自准直空间型铌酸锂电光相位调制器,其特征在于,所述掺镁铌酸锂晶体近表面折射率渐变层(2)选择深度10-50微米的经过气相传输平衡处理后的掺镁铌酸锂晶体,其Mg2+离子浓度由表面向晶体内部逐渐升高;对应的,折射率由表面向晶体内部逐渐升高。

3.如权利要求1所述的自准直空间型铌酸锂电光相位调制器,其特征在于,所述高折射率掺镁铌酸锂晶体芯层(3)的厚度为0.5mm~3mm,长度为1cm~5cm。

4.如权利要求1所述的自准直空间型铌酸锂电光相位调制器,其特征在于,其中的掺镁铌酸锂晶体为离子浓度5mol%的镁掺杂铌酸锂晶体。

5.如权利要求1所述的自准直空间型铌酸锂电光相位调制器的制备方法,其特征在于,该方法具体步骤如下:

步骤1、选择采用商业化的标准的0.5~3mm厚的Z切离子浓度为5mol%的镁掺杂铌酸锂晶片作为起始晶体材料;

步骤2、使用气相传输平衡法处理5mol%镁掺杂铌酸锂晶片:将这些镁掺杂铌酸锂晶片用铂丝包裹,置于具有富锂气氛的密闭两相坩埚中;然后,用同样由两相粉末制成的盖子密封坩埚;随后,将坩埚加热到目标温度1100℃,依据所需折射率加热时间,直至获得所需的折射率的晶体表面,获得10~50微米厚的折射率渐变层;

步骤3、将步骤2处理过的镁掺杂铌酸锂晶片进行切割抛光打磨:把晶片切割成目标大小的晶棒,切割面使用化学机械抛光技术进行光学级的抛光,获得光学级平面;

步骤4、在折射率渐变层表面用蒸空镀膜的方式制作金电极;

步骤5、最后进行外壳封装,完成电光相位调制器器件的制作。

6.如权利要求5所述的自准直空间型铌酸锂电光相位调制器的制备方法,其特征在于,其中两相坩埚的具体制备过程如下:

两相坩埚的烧结由Li2NO3和粉末均Nb2O5匀混合形成富含锂的混合物,起始化学品Li2NO3和Nb2O5的纯度相同均为99.99%、Li2NO3/Nb2O5的摩尔比为68mol%:32mol%;将富含锂的混合物加压并模压成内径为6cm、高度为4cm的坩埚模型,1000℃预焙烧10小时,1100℃进一步焙烧1小时,得到富锂气氛的两相坩埚。

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