Способ изготовления световодных или светоизолирующих каналов в стекле

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

69) . (И):

ЩР С 03 С 21/00

Э Т Г:6ФЩЩ Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

$4 «А Ж".Н(-!

"-". ИЧЖЖА й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3473805/29- 33 (22) 17.06.82 .(46) 15.02.84. Бюл, Р .6 (72) M.Í.Ïoëÿíñêèé, С.C..Ãðèëèõåñ и С.A.Ïîðæåöêèé (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт целлюлозно-бумажной проьишленности (53) 661.1 ° 053.65(088.8) (56) 1. Патент СВИ 9 4090776, кл ф 350-96. 12, 1978.:

2. Патент GOA Р .3857689, кл. 65-30, 1971. (54) (57) спосов изготовлвнил сввтоводных или. свктоизолирующих каналов

В CTEKHE.ïóòeì ионного обмена в расплаве солей с предварительным нане-.а

/ сением на поверхности стекла рисунка каналов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения процесса и повышения качества, рисунок каналов. выполняют в виде канавок,.а после ионного обмена Поверхность стекла шлифуют и полируют, .до границы диффузного слоя в проме-. жутках между канавками, 1073201

Изобретение относится к способам обработки стекла и может быть использовано для изготовления элементов интегральной оптики.

Известен способ получения. свето-. водных каналов в стекле с помощью локального нагрева лазерным лучом (13.

Недостатком этого способа является необходимость использования дорогого оборудования. В процессе обработки может происходить деформация поверхности, стекло в процессе локального нагрева может разрушаться.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения световод- 15 ных и светоизолирующих каналов в стекле путем ионного обмена с предва" рительно нанесенным на поверхность стекла рисунком каналов, причем рисунок выполняют фотолитографическим 20 методом на предварительно металлизи рованной поверхности. После ионного обмена металл-маску удаляют травлением С21.

Недостатками известного способа являются сложность технологии, требующей нанесение маски и последующее ее удаление, а также возможность проведения ионного apogecca на границе маски, что ухудшает качество каналов.

Цель изобретения - упрощение процесса и повышение качества.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления световодных или светоизолирую,цих каналов в,стекле путем ионного .обмена в расплаве солей с предварительным нанесением на поверхность стекла рисунка каналов, рисунок ка- 40 налов выполняют в виде канавок„ а после ионного обмена поверхность стекла шлифуют и полируют до границы диффузного слоя в промежутках между канавками.

На фиг. 1 изображена стеклянная матрица с выполненными на ее поверх-..ности канавками, на фиг. 2 -. то же, вид сбоку, на фиг. 3 - то же, после проведения ионного обмена, на Фиг.4то же после удаления диффузионного слоя на глубину от поверхности стек.ла до границы диффузионного слоя в промежутках между канавками.

Способ осуществляют следующим образом. 55

1 стадия. В поверхностном слое стеклянной матрицы 1 выполняют ка-:. навки 2, конфигурация которых повторяет конфигурацию световодных кана-: лов (фиг. 1 и 2). Выполнение канавок 60 в поверхностном слое стеклянной матрицы осуществляется путем травления поверхности стекла.

2. стадия. Ионнообменная обработка в расплаве солей. Температурный режим подбирается, исходя из темпе, ратуры плавления соли и Tg стекла. Время обработки определяется необходимой глубиной волноводного слоя

При этом, форма диффузионного фронта 3 в стекле повторяет Форму рельефа поверхности матрицы 1 с выпол-,. ненными на ней канавками g (фиг. 3), 3 стадия. Затем диффузионный слой (слой, подвергнутый ионообменной обработкеf удаляют методом шлифовки и полировки.

При этом в стекле остаются области 4 с измененным составом, а следовательно, и с измененным показателем преломления, конфигурация которых повторяет конфигурацию канавок, выполняемых на поверхности исходного стекла (фиг. 4).

Пример. В качестве стеклян-» ной матрицы берут пласкопараллельную пластину стекла С52-2 размером 20х

20х4 мм.

Состав стекла С52-2 мол.Ъ.

Б,т02 В ZOy A120 Ла20 К 20 ВаО L>20

69,0 16,7 5,1 3,6 2,5 1,3 1,5

В поверхностном слое пластины выполняют канавки методом травления, Поверхность пластины протирают спиртом, покрывают тонким слоем парафина. Затем стальной иглой процарапывают .рисунок канавок соответствующих конфигураций световодных кана,вок в виде решетки параллельных

1 штрихов, и поверхность обрабатывают смесью плавиковой кислоты с глицерином с целью травления незащищенных парафином участков стекла. Время обработки составляет 10, 15, 30 мин.

Время выбирают в зависимости от требуемой глубины канавок. После окончания обработки стекло промывают водой и удаляют парафин.

Затем пластину стекла с полученной системой параллельных канавок помещают в расплав нитрата серебра и проводят ионный обмен в электричес-. ком пале 30 мин при 285 С, напряжение 250-290 В.

После скончания ионообменной обработки поверхность стекла с выполненными канавками шлифуют на глубину от поверхности до границы диффузионного фронта в промежутках между канавками и полируют.

Способы нанесения рельефного рисунка в виде канавок в .поверхностном слое стекла не ограничиваются травлением. Рисунок может быть выполнен и способом, отработанным для нанесения рельефа (канавокР на .по-. верхность диэлектриков, в частности стекла, заключающемся в лазерном ° скрайбировании. Его технология зак1073201

Составитель С. Белабокова

Редактор Н ..Горват Техред T,дубинчак, . Корректор . A,Èëüèí

«й« » й»

3аказ 2б1/19 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная,4 лючается в том, чтс излучение мощйого лазера (обычно лазера íà COg ) фокусируют на поверхности стекла, Сильный локальный нагрев поверхности приводит к ее плавлению и испарению в месте фокусирования луча, для по« лучения канавки образец сканируют в направлении, перпендикулярном лучу по траектории, соответствукщей по . форме световодного канала.

Другими сПособами нанесения рельефа на поверхность стекла могут быть способы, использования при изготовле-, нии линзовых растровых систем..

К этим способам относится фор мовка под давлением и литье. В . первом случае стекло нагревают до температуры трансформации (размяг-, чения }, а затем на его поверхность накладывают пресс-форму с соответствующим "негативным" рельефом. Во втором случае расплавленное стекло . заливают в фор, на дне. которой выполнен рельеф "негатив".

Описываемый способ не требует. сложного оборудования и сложной технологии очистки поверхности стекла - при выполнении канавок травления достаточна промывка мыльной водой или органическим растворителем.

Так как способ нв использует,металЛЙ" ческих масок, отпадает необходимостЬ в дорогостоящем оборудовании вакууМ ного напыления маски и в дефицитных металлах. Ввиду отсутствия металли » ческой маски, нестойкой к высокотвюе пературному солевому расплаву, огра» ничения на время обработки и расиаи ,ряется круг составов, используемых стекол и расплавов, а верхний предел температуры расплава определяется только Tg стекла и термостой,костью самого расплава. Так, нааример, большой теоретический И Праитический интерес представляет диффузия в стекле двухвалентных катионов, соли которых в целом ряде имеют бо лее высокую температуру плавления по сравнению с солями одновалентных .ионов..Например, темпераруры плав1 . о ления для ВаиО и саБ03 равны, соответственно! 595 С и 561 С. Предлагаео мый способ получения световодных каналов может быть использован при таких температурах, причем без ограничения времени обработки. Во.всЕх случаях получаются каналы с высоким качеством.