專利名稱：鉺波導(dǎo)放大器制作過程中銀離子的使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體的說，涉及的是一種鉺波導(dǎo)放大器制作過程中銀離子的使用方法。
背景技術(shù)：
鉺波導(dǎo)放大器是靠泵浦光泵浦短距離有源摻雜光波導(dǎo)，利用波導(dǎo)材料中高濃度Er3+粒子的受激態(tài)能級(jí)工作，使波導(dǎo)中傳輸?shù)男盘?hào)光產(chǎn)生放大的集成光學(xué)有源器件。離子交換技術(shù)研制出的玻璃無源波導(dǎo)器件(例如分支波導(dǎo)、偏振分束器、頻分復(fù)用器等)具有工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低、折射率與光纖匹配以及便于集成等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)具有體積小、重量輕、信息量大、穩(wěn)定可靠、抗腐蝕、抗干擾等特點(diǎn)。但由于硝酸銀具有受熱條件下見光分解等不良因素，所以效果不理想。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，慕桓等在《上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)》2004年2月份38卷第二期上發(fā)表的摻鉺玻璃Ag~+-Na~+離子交換光波導(dǎo)的分析，這篇文章介紹了基于銀鈉離子交換的光波導(dǎo)片子的研究，但缺陷在于沒有進(jìn)行避光等處理，所以其結(jié)果不是很理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鉺波導(dǎo)放大器制作過程中銀離子的使用方法，使其在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用避光處理的銀離子的離子交換方法，降低了硝酸銀的分解程度，提高了離子交換質(zhì)量，從而使波導(dǎo)片表面的質(zhì)量得到了很好的提高。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明采用的交換離子是銀離子和鉀離子，具體材料采用硝酸銀和硝酸鉀的混合物，硝酸銀硝酸鉀的質(zhì)量比在1∶8-1∶10，在避光條件下進(jìn)行配制交換鹽，充分?jǐn)嚢?，使之均勻，然后把波?dǎo)片連同配好的鹽先放在遠(yuǎn)紅外的烘箱中預(yù)烘24小時(shí)，以去除其中的水分，接著升溫至350度，把波導(dǎo)片放入融化的鹽中進(jìn)行離子交換，把波導(dǎo)片從熔鹽中取出，自然冷卻，整個(gè)過程都是在避光的條件下進(jìn)行。
本發(fā)明中，整個(gè)烘鹽，融鹽以及離子交換過程實(shí)行避光處理，即在自然黑暗的烘箱中進(jìn)行。
本發(fā)明中，使用遠(yuǎn)紅外烘箱在350度進(jìn)行融鹽，其目的在加熱的同時(shí)也同樣為了用遠(yuǎn)紅外光進(jìn)行加熱可以避免可見光的照射。交換時(shí)溫度在350度。
采用本發(fā)明制作鉺波導(dǎo)放大器波導(dǎo)片，以鐿鉺共摻磷酸鹽玻璃為基底，基于Ag+-Na+離子交換，即融鹽中的銀離子與玻璃襯底中的鈉離子進(jìn)行離子交換。進(jìn)行離子交換時(shí)，整個(gè)波導(dǎo)片浸入融鹽的浴鍋里。由于硝酸銀在350度左右以及光照條件下容易分解，分解產(chǎn)物為氧化銀，二氧化氮，和氧氣，反應(yīng)方程式如下，4AgNO3光照2Ag2O+4NO2+O2，而氧化銀為黑色不溶固體，所以它覆著在波導(dǎo)片中的條波導(dǎo)區(qū)域上面，從而影響了波導(dǎo)片的離子交換，造成波導(dǎo)片各區(qū)域離子交換不均，所以在整個(gè)過程中進(jìn)行避光處理，從而減少硝酸銀的見光分解。
常見的采用銀離子的離子交換方法在交換過程中沒有采用避光處理，所以導(dǎo)致玻璃表面光潔度較差，從而造成離子交換過程進(jìn)行的質(zhì)量比較差，并且會(huì)使交換部均勻，影響波導(dǎo)的特性。本發(fā)明的特點(diǎn)是通過從配制到熔融硝酸銀采取全程避光，并采用遠(yuǎn)紅外熔融硝酸銀的方法，降低了硝酸銀的分解程度，提高了波導(dǎo)表面離子的交換質(zhì)量，從而改善了所制作的鉺波導(dǎo)放大器的表面質(zhì)量。


圖1為所制鉺波導(dǎo)放大器從3.5μm到7.5μm共9組27條條紋，每組三條。
圖2為采取避光處理前的條波導(dǎo)溝道照片，由照片可以看出溝道比較臟，條紋分布不均勻。
圖3是采取了避光處理后的條波導(dǎo)照片，由照片可以看出溝道比較干凈，條紋也比較均勻。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖以及技術(shù)方案提供以下實(shí)施例本實(shí)施例所用基片為鉺鐿共摻磷酸鹽玻璃，鉺鐿摻雜濃度為1％，硝酸銀和硝酸鉀均為化學(xué)分析純，基片長(zhǎng)度5厘米，先進(jìn)行水洗清潔，然后進(jìn)行真空渡膜，濺射，光刻等操作，這樣就會(huì)出現(xiàn)27條寬度不同的波導(dǎo)條溝道了，同時(shí)，進(jìn)行配鹽工作，在自然黑暗的密室里把硝酸鉀和硝酸銀按照質(zhì)量比8∶1進(jìn)行配置，總質(zhì)量130克，攪拌均勻，然后把波導(dǎo)片連同配好的鹽先放在200度的遠(yuǎn)紅外的烘箱中預(yù)烘24小時(shí)，以去除其中的水分，接著升溫至350度，穩(wěn)定30分鐘后把波導(dǎo)片放入融化的鹽中進(jìn)行離子交換，穩(wěn)定在350度，4小時(shí)后把波導(dǎo)片從熔鹽中取出，自然冷卻，整個(gè)過程還是在自然黑暗的密室中進(jìn)行。冷卻后取出波導(dǎo)片，所需要的片子就做好了。
經(jīng)過避光處理后，基片條波導(dǎo)表面干潔程度有很大改善，已經(jīng)沒有明顯的不潔物，基片表面物理性質(zhì)也沒有腐蝕現(xiàn)象，情況良好。
圖1為基質(zhì)波導(dǎo)表面形貌，片子長(zhǎng)5厘米，其上可以條波導(dǎo)條紋，條波導(dǎo)寬度從3.5μm到7.5μm共9組，間隔為0.5μm，每組三條，其寬度一樣，總共9組27條。
圖2為沒有經(jīng)過避光處理制作出來的片子，條波導(dǎo)放大圖，放大鏡為olymbass光學(xué)顯微鏡，從圖中可以看出，溝道里有明顯不潔物，分布不均勻。
圖3為經(jīng)過避光處理制作出來的片子，從圖中可以看出溝道整體看上去比較均勻，沒有明顯的不潔物存在，這說明經(jīng)過避光處理，確實(shí)很大程度上減少了膠體銀的產(chǎn)生，這說明避光處理是正確的。
權(quán)利要求
1.一種鉺波導(dǎo)放大器制作過程中銀離子的使用方法，其特征在于首先配制交換鹽，采用硝酸銀和硝酸鉀的混合物，其中硝酸銀與硝酸鉀的質(zhì)量比在1∶8-1∶10，充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后把波?dǎo)片連同配好的鹽先放在遠(yuǎn)紅外的烘箱中預(yù)烘，以去除其中的水分，接著升溫至350度，把波導(dǎo)片放入融化的鹽中進(jìn)行離子交換，把波導(dǎo)片從熔鹽中取出，自然冷卻，整個(gè)過程都是在避光的條件下進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉺波導(dǎo)放大器制作過程中銀離子的使用方法，其特征是所述的在遠(yuǎn)紅外的烘箱中預(yù)烘24小時(shí)，其預(yù)烘溫度為200度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉺波導(dǎo)放大器制作過程中銀離子的使用方法，其特征是升溫至350度后，先穩(wěn)定30分鐘，然后把波導(dǎo)片放入融化的鹽中進(jìn)行離子交換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉺波導(dǎo)放大器制作過程中銀離子的使用方法，其特征是離子交換時(shí)溫度穩(wěn)定在350度，4小時(shí)后把波導(dǎo)片從熔鹽中取出。
全文摘要
一種光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的鉺波導(dǎo)放大器制作過程中銀離子的使用方法。本發(fā)明首先配制交換鹽，采用硝酸銀和硝酸鉀的混合物，其中硝酸銀與硝酸鉀的質(zhì)量比在1∶8－1∶10，充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓蟀巡▽?dǎo)片連同配好的鹽先放在遠(yuǎn)紅外的烘箱中預(yù)烘，以去除其中的水分，接著升溫至350度，把波導(dǎo)片放入融化的鹽中進(jìn)行離子交換，把波導(dǎo)片從熔鹽中取出，自然冷卻，整個(gè)過程都是在避光的條件下進(jìn)行。本發(fā)明通過從配制到熔融硝酸銀采取全程避光，并采用遠(yuǎn)紅外熔融硝酸銀的方法，降低了硝酸銀的分解程度，提高了波導(dǎo)表面離子的交換質(zhì)量，從而改善了所制作的鉺波導(dǎo)放大器的表面質(zhì)量。
文檔編號(hào)G02F1/35GK1851551SQ20061002716
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者戴亞軍, 邵公望, 顧浩然, 婁娜, 金國(guó)良 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)