[发明专利]周期极化钛扩散近化学计量比铌酸锂条形波导及制备方法

摘要

本发明公开了一种周期极化钛扩散近化学计量比铌酸锂条形光波导制备方法，该方法包括：样品准备、光刻、溅射钛金属薄膜、剥离、钛金属膜预扩散、富锂VTE处理、光波导端面抛光、周期极化共八个步骤。与现有技术相比，本发明制备的光波导，具有优良性能：损耗小，晶体缺陷少，光学均匀性好，且在波长变换中能具有独特的优点：速度快，噪声低，效率高，无啁啾，而且以相同的效率同时向下、向上转换多个波长，能实现全透明变换。

主权项

一种周期极化钛扩散近化学计量比铌酸锂条形光波导制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、使用光学级Z切0.5mm厚的同成份铌酸锂晶片为初始材料，再使用精密切割机将初始材料切割成15mm(长)×10mm(宽)的样品；步骤2、先将样品清洗干净，放在加热板上烘烤10min，温度为85℃；然后，使用匀胶机在样品上涂覆一层SPR6112B型光刻胶，设定匀胶机的转速为3000r/min、旋涂时间为1min；之后，把旋涂完光刻胶的样品，在85℃下烘烤10min；接下来，选用具有掩膜板条纹曝光部分的宽度为6μm的条形波导图样的掩膜板，将样品和该掩膜板放入光刻机的操作台上，调整好位置，曝光40s；使用质量百分比为0.5％的氢氧化钠溶液进行16s显影处理，在曝光部分光刻胶溶解后，迅速使用纯净的去离子水清洗干净，接着使用高纯高压氮气枪将样品吹干；最后，将进行完显影处理的晶片，放在加热板上烘烤10min，温度为85℃；步骤3、样品放入直流溅射机中进行钛金属薄膜的溅射镀膜，溅射时充入氩气，使压强维持在近似4Pa；步骤4、利用超声波清洗机使用丙酮对镀完钛金属薄膜的样品进行剥离，洗掉镀在光刻胶上的钛；用酒精和高纯净去离子水对剥离后的晶片清洗，清洗完成后，用高纯高压氮气枪将样品吹干，测得此时样品的钛金属膜的厚度为90nm；步骤5、将样品放入高温炉中，进行钛金属薄膜的预扩散，时间和温度分别为5h、1100℃，保证钛离子进入铌酸锂晶体内部；步骤6、将样品放入由摩尔分数比为68mol％:32mol％的Li2CO3和Nb2O5混合粉末烧结成的富锂坩埚中，样品下面加一层铂金垫片；将坩埚用富锂粉密封后，放入箱式高温节能炉中进行富锂VTE处理；箱式高温炉的运行过程控制在四个阶段：阶段(1)、在50min内，由25℃升至400℃；阶段(2)、400℃加热到1100℃，用时140min；阶段(2)、在1100℃下维持30h；阶段(4)、由1100℃降至室温。步骤7、先后用粒径为20μm、7μm、1.5μm的抛光粉进行样品抛光，然后用抛光液对样品的端面进行抛光；步骤8、再次采用步骤2的光刻处理方法，在步骤7所得的样品的光波导端面上制作出周期图样，光刻过程中选用的电极掩膜板的周期为45μm；光刻完成后，测得光刻胶的厚度为4.5μm；然后，在做完光刻的样品表面镀一层铝金属膜，增强导电性；将样品放入液体电极夹具中，并用硅胶垫片密封好；之后，在液体电极夹具中注入饱和的LiCl溶液，在注入溶液的过程中应避免气泡的出现；接入高压方波脉冲发生系统，设定极化时间为0.85s，高压直流电源的输出电压为4.0kV。步骤9、极化后，将样品表面的金属电极擦除，去除样品表面的LiCl液体，清洗干净，即Ti：PPLN光波导。