LiNbO3光波导的退火特性研究
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关 键 词 ：ｉｂ 光 波 导 ； 火 ； 子 交 换 ＬＮ Ｏ 退 质
中 图 分 类 号 ：Ｎ ５ Ｔ ２３
பைடு நூலகம்
文 献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ８— ０ ３ ２ １ ）５— ０ １ ０ １０ ２ ９ （ ００ ０ ００ — ３
质子 交换 制作 的光波 导 存 在 着 两 个 问题 ： 一是 质 波导 （ ） Ｍ１ 和交 换 温度 为 １０Ｃ， 换 时 问为 １ ｈ制 作 ９￣ 交 ０ 子交换 后 ， 导损 耗较 大 ， 导 折 射 率稳 定 性 差 ， 波 波 即有 的光 波 导 （ ６） 行 退 火 实 验 。Ｍ１的 退 火 温 度 为 Ｍ 进 ． ｈ １ ５ 、 ． ｈ和 效 折射 率 及折 射率 分 布随 放 置 时 问 的增 加 而 变化 ； ３ ０Ｃ， ７ ￣ 退火 时 间分 段 累积 分 别 为 ０ ５ 、． ｈ ３ ５ 二是质 子 交换后 ， 波导 材料 的 电光 系 数 及 非线 性 系 数 ６ ５ｈ ． 。Ｍ６的 退 火 温 度 为 ３ ０【， 火 时 间 分 段 累 积 ２ｃ 退 ＝ 有 显著 下 降 ’ 引。其 原 因 可 能 是 质 子 交 换 后 ， 导 表 分 别为 ０ ５ ｈ １ ５ｈ ２ ５ ｈ ５ ５ｈ和 ８ ５ ｈ 波 ． 、． 、 ． 、． ． 。Ｍｌ 品 样
退 火 工艺 在 退 火 炉 中 进 行 ， 次 退 火 后 ， 量 波 波 导和 衬底 的边 界最 终 出现 了折 射 率尾 巴 ， 明折 射 每 测 表 导 的 有 效 折 射 率 ， Ｉ Ｂ 法 模 拟 其 折 射 率 分 布 曲 率 向渐 变 曲线 变化 。退 火 ０ ５ｈ后 ， 以 ＷＫ ． Ｍ１波导表 面 折射 线 ， 析退 火 时 间 和 退 火 温 度 对 波 导 折 射 率 分 布 、 分 波 率 对 ６ ２ ８ ｍ 的光波 长下 降 约 为 ０ ０ ５ ｎ Ｍ ３ ．ｎ ． ２ ５ ｍ， ６波 导 导 深度 、 导表 面 折 射 率 变 化 的影 响 ， 算 在 某 个 退 表 面折射 率 对 ６ ２ ８ｎ 的光 波 长 下 降 约 ０ ０ ３ ｎ 波 计 ３ ． ｍ ． １６ ｍ，
面上具 有 高浓度 的 Ｈ 区 域 的不 稳 定 性 ， 导致 随着 时 导模 的折射 率 随累 积退 火 时 间的关 系如 表 １所 示 ， 导
所 Ｍ６ 间的推 移 ， 高浓 度 的 Ｈ 区域里 的 Ｈ 不 断 向低浓 度 区 模折 射率 分 布 曲线 随退 火时 间的关 系如 图 １ 示 ； 扩 散 ， 波 导 的结 构 特 征 不 稳 定 ， 终 导 则 最 折 射 率 样 品导模 的折 射 率 随 累 积 退 火 时 间 的关 系 如 表 ２所
火 温度 下 的扩散 系数 。退 火 时 ， 已交 换 好 的晶 片放 Ｍｌ由于退火 原 因而 导 致 的 波 导 深 度增 加 量 （ 火 后 将 退 人 退火 炉 中 ， 闭 炉 口 ， 开 电 源使 炉 温 由室 温 开 始 的波 导深 度 与退火 前 波导 深度 之差 ） １６４ Ｉ 表 封 打 为 ．７ ８ ｍ（ ｘ 上 升到 设定 的温 度 ， 到 设 定 的 温 度并 持 续 该 温度 到 １ ， ６的 波 导 深 度增 加 量 为 １ ０ ８ Ｉ 表 ２ ， 明 达 ）Ｍ ． ８ １ ｍ（ ｘ ）表 设定 的 时 间。退 火 完 毕 后 ， 开 电源 ， 炉 温 渐 渐 降 退 火 温度 越 高 ， 子 向深 度 方 向扩 散 的数 量 越 多 ， 断 使 质 扩 低到 室 温 ， 出 品 片 ， 行 测 量 。退 火 工 艺 的 关 键 之 散 系数 越 大 ， 散 的深 度越 深 。之 后 波 导 再 退 火 ， 拿 进 扩 波
第 １ ８卷 第 ５期 ２１ ０ ０年 ｏ ９月
河 南 机 电高 等 专 科 学校 学 报
Ｖｏ ．１ １ ８ Ｎｏ． ５
．
Ｊｕ ａ ｏ ｅ ａ ｅ ｈ ｎｃｌａ ｄ Ｅ ｅｔ ｃ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇＣ ｌ ｇ ｏ ｒ ｌ ｆＨ ｎ ｎ Ｍ ｃ ａ ｉ ｎ ｌｃ ｉａ Ｅ ｇ ｅｉ ｏ ｅｅ ｎ ａ ｒ ｎ ｎ ｌ
Ｓ ｐ． ０１ ｅ ２ ０
ＬＮ Ｏ ｉ ｂ ３光 波 导 的 退 火 特 性 研 究
潘 志峰 ， 唐伟趴 ， 陈长青
（ 州大学 物理５程 学阮， 南 郑州 ４０５ ） 郑 － 河 ５０ ２ 摘 要 ： ｉｂ 晶 体 材 料 是 一 种 具 有 优 良 电 光 特 性 的 光 学 材 料 ， 以 制 作 集 成 光 波 导 器 件 ， 此 在 光 通 信 领 域 得 ＬＮ Ｏ 可 因 到 了广 泛 的应 用 。 文 章在 ＬＮ Ｏ 光 波 导 的 结 构 特 性 方 面 ， 验 研 究 了退 火 质 子 交 换 波 导和 ＬＮ Ｏ ｉｂ ， 实 ｉ ｂ ，衬 底 的 ｘ 射 线 衍 射 谱 ， 析 计 算 了交 换 波 导 层 的 应 变 信 息 。 分
退火 可 能是改 善 波导质 量 的 较为理 想 的方 法 。
１ 在整 个 退火 过程 中 ， ） 波导 表 面 的折 射 率 比退 火
１ 退 火 工 艺 过 程
前 表 面 的折射 率下 降很 多 。在较 短 的退 火 时 间 内 ， ＭＩ
与Ｍ ６还 基 本 具有 阶跃 型 折射 率 分 布 的 特征 ， 但是 从
的不 稳 定性 。退 火 工 艺 不 仅 可 以 提 高 ． 的折 射 示 ， 导模折 射 率分 布 曲线 随退 火 时 问 的关 系 如 图 ２所 率稳 定 性 ， 还可 以降 低 波 导 的损 耗 ， 复 波 导 的 电光 不 。 恢 表 １ ２及 图 １ ２表 明 ： 、 、 系数 ， 波 导 的折 射 率 分 布 符 合 我 们 的要 求 。因 此 ， 使
中 图 分 类 号 ：Ｎ ５ Ｔ ２３
பைடு நூலகம்
文 献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ８— ０ ３ ２ １ ）５— ０ １ ０ １０ ２ ９ （ ００ ０ ００ — ３
质子 交换 制作 的光波 导 存 在 着 两 个 问题 ： 一是 质 波导 （ ） Ｍ１ 和交 换 温度 为 １０Ｃ， 换 时 问为 １ ｈ制 作 ９￣ 交 ０ 子交换 后 ， 导损 耗较 大 ， 导 折 射 率稳 定 性 差 ， 波 波 即有 的光 波 导 （ ６） 行 退 火 实 验 。Ｍ１的 退 火 温 度 为 Ｍ 进 ． ｈ １ ５ 、 ． ｈ和 效 折射 率 及折 射率 分 布随 放 置 时 问 的增 加 而 变化 ； ３ ０Ｃ， ７ ￣ 退火 时 间分 段 累积 分 别 为 ０ ５ 、． ｈ ３ ５ 二是质 子 交换后 ， 波导 材料 的 电光 系 数 及 非线 性 系 数 ６ ５ｈ ． 。Ｍ６的 退 火 温 度 为 ３ ０【， 火 时 间 分 段 累 积 ２ｃ 退 ＝ 有 显著 下 降 ’ 引。其 原 因 可 能 是 质 子 交 换 后 ， 导 表 分 别为 ０ ５ ｈ １ ５ｈ ２ ５ ｈ ５ ５ｈ和 ８ ５ ｈ 波 ． 、． 、 ． 、． ． 。Ｍｌ 品 样
退 火 工艺 在 退 火 炉 中 进 行 ， 次 退 火 后 ， 量 波 波 导和 衬底 的边 界最 终 出现 了折 射 率尾 巴 ， 明折 射 每 测 表 导 的 有 效 折 射 率 ， Ｉ Ｂ 法 模 拟 其 折 射 率 分 布 曲 率 向渐 变 曲线 变化 。退 火 ０ ５ｈ后 ， 以 ＷＫ ． Ｍ１波导表 面 折射 线 ， 析退 火 时 间 和 退 火 温 度 对 波 导 折 射 率 分 布 、 分 波 率 对 ６ ２ ８ ｍ 的光波 长下 降 约 为 ０ ０ ５ ｎ Ｍ ３ ．ｎ ． ２ ５ ｍ， ６波 导 导 深度 、 导表 面 折 射 率 变 化 的影 响 ， 算 在 某 个 退 表 面折射 率 对 ６ ２ ８ｎ 的光 波 长 下 降 约 ０ ０ ３ ｎ 波 计 ３ ． ｍ ． １６ ｍ，
面上具 有 高浓度 的 Ｈ 区 域 的不 稳 定 性 ， 导致 随着 时 导模 的折射 率 随累 积退 火 时 间的关 系如 表 １所 示 ， 导
所 Ｍ６ 间的推 移 ， 高浓 度 的 Ｈ 区域里 的 Ｈ 不 断 向低浓 度 区 模折 射率 分 布 曲线 随退 火时 间的关 系如 图 １ 示 ； 扩 散 ， 波 导 的结 构 特 征 不 稳 定 ， 终 导 则 最 折 射 率 样 品导模 的折 射 率 随 累 积 退 火 时 间 的关 系 如 表 ２所
火 温度 下 的扩散 系数 。退 火 时 ， 已交 换 好 的晶 片放 Ｍｌ由于退火 原 因而 导 致 的 波 导 深 度增 加 量 （ 火 后 将 退 人 退火 炉 中 ， 闭 炉 口 ， 开 电 源使 炉 温 由室 温 开 始 的波 导深 度 与退火 前 波导 深度 之差 ） １６４ Ｉ 表 封 打 为 ．７ ８ ｍ（ ｘ 上 升到 设定 的温 度 ， 到 设 定 的 温 度并 持 续 该 温度 到 １ ， ６的 波 导 深 度增 加 量 为 １ ０ ８ Ｉ 表 ２ ， 明 达 ）Ｍ ． ８ １ ｍ（ ｘ ）表 设定 的 时 间。退 火 完 毕 后 ， 开 电源 ， 炉 温 渐 渐 降 退 火 温度 越 高 ， 子 向深 度 方 向扩 散 的数 量 越 多 ， 断 使 质 扩 低到 室 温 ， 出 品 片 ， 行 测 量 。退 火 工 艺 的 关 键 之 散 系数 越 大 ， 散 的深 度越 深 。之 后 波 导 再 退 火 ， 拿 进 扩 波
第 １ ８卷 第 ５期 ２１ ０ ０年 ｏ ９月
河 南 机 电高 等 专 科 学校 学 报
Ｖｏ ．１ １ ８ Ｎｏ． ５
．
Ｊｕ ａ ｏ ｅ ａ ｅ ｈ ｎｃｌａ ｄ Ｅ ｅｔ ｃ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇＣ ｌ ｇ ｏ ｒ ｌ ｆＨ ｎ ｎ Ｍ ｃ ａ ｉ ｎ ｌｃ ｉａ Ｅ ｇ ｅｉ ｏ ｅｅ ｎ ａ ｒ ｎ ｎ ｌ
Ｓ ｐ． ０１ ｅ ２ ０
ＬＮ Ｏ ｉ ｂ ３光 波 导 的 退 火 特 性 研 究
潘 志峰 ， 唐伟趴 ， 陈长青
（ 州大学 物理５程 学阮， 南 郑州 ４０５ ） 郑 － 河 ５０ ２ 摘 要 ： ｉｂ 晶 体 材 料 是 一 种 具 有 优 良 电 光 特 性 的 光 学 材 料 ， 以 制 作 集 成 光 波 导 器 件 ， 此 在 光 通 信 领 域 得 ＬＮ Ｏ 可 因 到 了广 泛 的应 用 。 文 章在 ＬＮ Ｏ 光 波 导 的 结 构 特 性 方 面 ， 验 研 究 了退 火 质 子 交 换 波 导和 ＬＮ Ｏ ｉｂ ， 实 ｉ ｂ ，衬 底 的 ｘ 射 线 衍 射 谱 ， 析 计 算 了交 换 波 导 层 的 应 变 信 息 。 分
退火 可 能是改 善 波导质 量 的 较为理 想 的方 法 。
１ 在整 个 退火 过程 中 ， ） 波导 表 面 的折 射 率 比退 火
１ 退 火 工 艺 过 程
前 表 面 的折射 率下 降很 多 。在较 短 的退 火 时 间 内 ， ＭＩ
与Ｍ ６还 基 本 具有 阶跃 型 折射 率 分 布 的 特征 ， 但是 从
的不 稳 定性 。退 火 工 艺 不 仅 可 以 提 高 ． 的折 射 示 ， 导模折 射 率分 布 曲线 随退 火 时 问 的关 系 如 图 ２所 率稳 定 性 ， 还可 以降 低 波 导 的损 耗 ， 复 波 导 的 电光 不 。 恢 表 １ ２及 图 １ ２表 明 ： 、 、 系数 ， 波 导 的折 射 率 分 布 符 合 我 们 的要 求 。因 此 ， 使