Способ изготовления интегрально-оптической схемы в стеклянной подложке с рупорообразным волноводом



Способ изготовления интегрально-оптической схемы в стеклянной подложке с рупорообразным волноводом
Способ изготовления интегрально-оптической схемы в стеклянной подложке с рупорообразным волноводом
Способ изготовления интегрально-оптической схемы в стеклянной подложке с рупорообразным волноводом
Способ изготовления интегрально-оптической схемы в стеклянной подложке с рупорообразным волноводом

 


Владельцы патента RU 2524460:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "КубГУ") (RU)

Изобретение относится к интегральной оптике и используется для изготовления интегрально-оптических схем в стеклянных подложках. Согласно способу на одну из плоскостей стеклянной подложки наносят маскирующий слой, имеющий отверстия для формирования интегрально-оптической схемы, с канальным волноводом для ввода излучения. На противоположной плоскости стеклянной подложки располагают игольчатый катод напротив канального волновода у края подложки. Стеклянную подложку приводят в соприкосновение с расплавом соли, содержащей ионы, способные увеличивать показатель преломления стекла в процессе диффузии. Между игольчатым катодом и расплавом соли с анодом прикладывают стимулирующее напряжение. Технический результат - обеспечение канального волновода, выполненный в виде рупора с изменяющейся геометрией для упрощения ввода оптического излучения. 5 ил.

 

Изобретение относится к интегральной оптике и используется для изготовления интегрально-оптических схем в стеклянных подложках.

Известен способ изготовления интегрально-оптических схем в стеклах, основанный на ионном обмене [Свечников Г.С. Интегральная оптика. Киев: Наукова думка, 1988, 166 с.]. Согласно этому способу при погружении стеклянной подложки в расплав солей происходит замена низкопреломляющих ионов стекла высокопреломляющими ионами из расплава, что приводит к увеличению показателя преломления в приповерхностном слое стеклянной подложки. Применяя маскирование подложки и проводя ионный обмен через окна маски, можно получать волноводные структуры различной конфигурации, т.е. создавать различные пассивные интегрально-оптические схемы. Однако этот способ не позволяет получать интегрально-оптические схемы, канальные волноводы которых оканчиваются рупорообразными элементами для упрощения ввода оптического излучения.

Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления интегрально-оптических схем в стеклянных подложках [Гладкий В.П., Никитин В.А., Прохоров В.П., Яковенко Н.А. Элементы волноводной оптоэлектроники для устройств функциональной обработки цифровой информации/ Квантовая электроника, 22, №10, 1995, с. 1027-1033]. Согласно этому способу одну из плоскостей стеклянной подложки с маскирующим слоем, в котором созданы отверстия для формирования волноводов, приводят в соприкосновение с расплавом соли, содержащей ионы, способные увеличивать показатель преломления стекла в процессе диффузии. На противоположной плоскости стеклянной пластинки находится тонкопленочный катод. Между расплавом соли и тонкопленочным катодом прикладывается стимулирующее диффузию ионов электрическое поле.

Этот способ позволяет получать интегрально-оптические схемы в стеклянных подложках, но их канальные волноводы имеют неизменные геометрические размеры на всем протяжении, поскольку формируются под действием однородного электрического поля между расплавом соли и тонкопленочным катодом.

Техническим результатом является создание интегрально-оптической схемы, имеющей канальный волновод, выполненный в виде рупора с изменяющейся геометрией, что упрощает ввод оптического излучения.

Для достижения технического результата при изготовлении интегрально-оптической схемы наносят на одну из плоскостей стеклянной подложки маскирующий слой, имеющий отверстия для формирования интегрально-оптической схемы, с канальным волноводом для ввода излучения. На противоположной плоскости стеклянной подложки располагают игольчатый катод напротив канального волновода у края подложки. Стеклянную подложку приводят в соприкосновение с расплавом соли, содержащей ионы, способные увеличивать показатель преломления стекла в процессе диффузии. Между игольчатым катодом и расплавом соли с анодом прикладывают стимулирующее напряжение. В результате ионного обмена в стеклянной подложке формируют интегрально-оптическую схему с канальным волноводом, выполненным в виде рупора, под действием неоднородного электрического стимулирующего поля.

Отличие заявляемого способа от прототипа заключается в том, что расположение катода, выполненного игольчатым, у края стеклянной подложки напротив канального волновода при изготовлении интегрально-оптической схемы методом ионного обмена позволяет проводить локальную электростимулированную миграцию ионов, что придает ему рупоробразную форму.

Заявляемые отличия позволяют создавать интегрально-оптические схемы с канальными волноводами в виде рупоров, что упрощает ввод оптического излучения.

На фиг.1 представлена схема изготовления интегрально-оптической схемы с рупорообразным волноводом для ввода излучения; на фиг.2 - рупорообразный волновод, создаваемый на конце канального волновода в результате электростимулированной миграции ионов из расплава соли, и линия (А-А′) обреза подложки; на фиг.3 - интегрально-оптическая схема с рупорообразным волноводом, получаемым в результате локальной электростимулированной миграции ионов в стекле; на фиг.4а изображен вход рупорообразного волновода; на фиг.4б - выход рупорообразного канального волновода, изготовленного по предлагаемому способу.

Для осуществления способа на одну из плоскостей стеклянной подложки 1 наносят маскирующий алюминиевый слой 2, в котором фотолитографией создают отверстия. На противоположной стороне стеклянной подложки 1 располагают игольчатый катод 3 напротив канального волновода у края подложки 1. Стеклянную подложку 1 с маскирующим алюминиевым слоем 2 приводят в контакт с расплавом соли 4, содержащей ионы металла, способные при внедрении в стекло увеличивать его показатель преломления. Внешнее электрическое поле, стимулирующее процесс локального внедрения ионов в стеклянную подложку 1 из расплава соли 4, прикладывают между игольчатым электродом 3 и анодом 5, погруженным в расплав соли 4. К расплаву 4 прикладывают положительный потенциал, а к игольчатому электроду 3 - отрицательный потенциал источника постоянного тока (на фигурах не изображен).

При подаче напряжения на электроды 3 и 5 в стеклянной подложке 1 с маскирующим алюминиевым слоем 2, имеющем отверстия для формирования канального волновода 6 интегрально-оптической схемы 7, возникает электрическое поле, стимулирующее процесс локального внедрения ионов из расплава соли 4 в стеклянную подложку 1. В процессе электростимулированной миграции ионов напротив игольчатого электрода 3 в стеклянной подложке 1 формируется волновод 6, имеющий рупоробразную форму (фиг.2). По окончании процесса формирования интегрально-оптической схемы 7 маскирующий слой 2 удаляют, а торец стеклянной подложки 1 обрезают вдоль линии А-А′ (фиг.3).

Пример. Для изготовления интегрально-оптической схемы 7 с рупорообразным волноводом 6 для ввода излучения использовалась подложка 1 из стекла от фотопластин размером 30×30×1,25 мм. На одну плоскость стеклянной подложки 1 методом термического напыления наносился маскирующий слой алюминия 2 толщиной 0,6 мкм, в котором фотолитографией создавались отверстия (на фигурах не указаны) для формирования интегрально-оптической схемы 7. На противоположной плоскости стеклянной подложки 1 располагался игольчатый катод 3 напротив канального волновода 6 у края подложки 1. Стеклянная подложка 1 приводилась в соприкосновение с расплавом солей AgNO3 и NaNO3, взятых в молярном соотношении 1:10. Температура расплава была 380°C, время электростимулированной миграции ионов - 30 минут. Между игольчатым катодом 3 и расплавом соли 4 прикладывалось стимулирующее напряжение величиной 50 B. После окончания процесса электростимулированной миграции ионов, стеклянная подложка 1 охлаждалась и помещалась в 30% раствор KOH для удаления маскирующего слоя алюминия 2. Торцы подложки 1 обрезали и полировали для осуществления ввода и вывода оптического излучения. В результате была изготовлена интегрально-оптическая схема 7, оканчивающаяся рупорообразным волноводом 6 для ввода излучения. На фиг.4 представлены внешний вид и размеры входного (фиг.4а) и выходного (фиг.4б) торцов рупорообразного волновода 6 для ввода излучения в интегрально-оптическую схему.

Из уровня техники неизвестны способы изготовления рупорообразных волноводов, наличие которых упрощает ввод оптического излучения в интегрально-оптическую схему. Таким образом, совокупность заявляемых признаков позволяет достичь технического результата.

Способ изготовления интегрально-оптической схемы в стеклянной подложке, заключающийся в том, что одну из плоскостей стеклянной подложки с маскирующим слоем с отверстиями для формирования интегрально-оптической схемы приводят в соприкосновение с расплавом соли, содержащей ионы, способные увеличивать показатель преломления стекла в процессе диффузии, а на противоположной плоскости стеклянной подложки располагают катод, отличающийся тем, что используют катод, выполненный в виде иглы, и располагают его напротив канального волновода у края подложки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии изготовления планарных волноводов - основного элемента интегрально-оптических систем и может быть использовано при изготовлении разветвителей, соединителей, интерферометров и других элементов интегрально-оптических систем, а также элементов фотонных приборов.

Изобретение относится к области интегральной оптики. .

Изобретение относится к области оптоэлектроники и интегральной оптики и применимо для создания элементов оптической системы связи. .
Изобретение относится к области интегральной оптики и может быть использовано в оптоэлектронных устройствах, в частности в волоконно-оптических гироскопах. .

Изобретение относится к технологии изготовления оптических волноводов, а именно светопроводящих каналов, и может быть использовано для создания оптических процессоров для ЭВМ, оптических усилителей и/или генераторов для оптоволоконной связи, а также для изготовления элементов трехмерной памяти.

Изобретение относится к области интегральной и волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов и других волоконных датчиков физических величин.

Изобретение относится к технике изготовления световодов типа оптического волновода, а именно светопроводящих каналов, и может быть использовано для создания оптических усилителей и/или оптических генераторов, которые применяются в волоконно-оптической связи, а также может быть использовано для изготовления элементов трехмерной памяти.

Изобретение относится к технологии изготовления светоотражающих элементов сложной сферической или конусовидной формы для оптических систем и может быть использовано для получения высокоточных оптических элементов астрономических зеркал. Способ включает предварительную химико-механическую обработку поверхности сложнопрофильных деталей и формирование металлизированного отражающего слоя, формирование которого проводят после предварительной химико-механической обработки, последовательного нанесения подслоя химического цинка и никель-фосфорного слоя толщиной до 200 мкм, который подвергают полировке до 6-8 Å с получением дублируемой поверхности матрицы, которую пассивируют в растворе бихромата калия и формируют отражающий слой золота в цитратном электролите следующего состава, г/л: дициано-(1)аурат калия 8-12 (по Au), калий лимоннокислый 30-80, кислота лимонная 15-40, при плотности тока 0,5 А/дм2, температуре 55-60°C в течение 15-20 минут, и несущий слой гальванического никеля, после чего полученную металлизированную реплику снимают с матрицы методом термоудара с образованием тонкопленочного светоотражающего элемента для последующей установки его в оптическую систему. Технический результат: обеспечение повышения оптических, геометрических показателей и механической прочности металлизированного отражающего слоя. 1 пр., 1 ил.
Наверх