Способ получения планарных волноводов на диэлектрических подложках

 

СПОСОБПОЛУЧЕНИЯ ПЛАНАР НЫХ ВОЛНОВОДОВ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДЛОЖКАХ, включающий термообработку подложек при температуре ниже температуры деформации на lOO-20O fc в постоянном электрическом поле напряженностью 1ОО - 5ОО В/мм в тв41вние 0,25 - 10 ч и последукшее охлаждение, от л, и ч ающи йся тем, что, с целью получения волноводов вЧ теклах И кристаллах с высоким покаэателемпреломления , охлаждение осуществляют в постоянном электрическом поле.

ÄSUÄÄ 866953

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

MHMNII

РЕСПУБЛИН

Зсмк C 03 В 37/025

ГОСУДАРС ТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 1 г; 1, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " ° - " -:!

К ABTOPCHO}VIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Cb

Cb сО

CA

CQ (21) 2801052/29-33 (22) 20.07.79 (46) 07,10.82. Бюл. % 37 (72) В. П. Редько и А. И. Войтенков. (71) Ордена Трудового Красного 3наме. ни институт физики АН Белорусской ССР (53) 666.189.21 (088.8) (56) 1. Патент Великобритании

М 1490809, кл. С 1 М, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке % 2731292/29-33, кл. С 03 В 37/00, 14,02.79 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАНАР

НИХ ВОЛНОВОДОВ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДЛОЖКАХ, включакщий термо обработку подложек при температуре ниже температуры деформации на 100-200 t в нос тоянном электрическом поле напряженностью 100 — 500 В/мм в течение

0,25 — 10 ч и последуккцее охлаждение, отличающийся reM, что,с целью получения волноводов в стеклах, a кристаллах с высоким показателемпреломления, охлаждение осуществляют в постоянном электрическом поле.

86695

2 200

460

ФЗ

1 200

460

Изобретение относится к области интегральной оптики, B частности к йзготовлению оптических неоднородных планарных волноводов в высокопреломляюших стеклах и кристаллах. 5

Известен способ получения. планарных волноводов ионным обменом путем введения в поверхностный слой подложки из шелочносиликатного стекла ионов натрия и калия, понижающих показатель преломления, из 10 расплавов Nor@0 или КМО с последующим нагреванием подложки в присутствии постоянного. электрического поля Р 1 ) .

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и f5 достигаемому результату является способ получения планарных волноводов HB подложках из кварцевого стекла путем термообГ о работки при температуре 5. 0 — 650 С в электрическом поле напряженностью 20

50 — 200 В/мм в течение 2 — 10 ч и охлаждения $2) .

Однако этот способ позволяет получать волноводы лишь B низкопреломляющих MBтериалах простого химического состава, 25 не содержащих заметных количеств подвиж-! ных в электрическом поле ионов металлов. B противном случае эти ионы будут удаляться из прианодного слоя подложки и уменьшить показатель преломления это-30 го слоя, Вводимой! извне примеси будет недостаточно для увеличения его показателя преломления.

Бель изобретения — получение волково; . дов в стеклах и кристаллах с высоким З5 показателем преломления.

Цель достигается тем, что в известном способе получения планарных волноводов на диэлектрических подложках охлаждение осуществляют в постоянном электрическом поле.

Под действием электрического поля ионы щелочных, щелочноземельных или редкоземельных металлов содержащихся в стекле или кристаллак перемешаются всторону катода, а прианодный слой толщиной до нескольких микрон оказывается обед- .

3 2 ненным ими, в результате rего показатель преломления его увеличивается.

Этот слой является высвкокачественным волноводом, так KBK при указанном спо- собе обеспечивается минимальное разрушение поверхности подложки с анодной стороны.

При достаточно медленном охлаждении подложки происходит изменение параметров созданного волновода или его полное исчезновение в результате диффузии смещен.+ ной примеси обратно в волноводный слой.

Для предотвращения этого явления охлаждение подложки производят при включен;ном электрически поле.

Для предотвращения пятнообразования на поверхности подложки с катодной стороны.электроды, изготавливают из материала, не диффундирующего в подложку B ухазанном .интервале температур и поглошающего или химически связывающего ионы .примеси, появляющиеся в избытке на по3 верхности подложки со стороны катода., Такими материалами могут быть графит, алюминий, хром, медь, марганец кобальт, никель, титан, молибден, германий, берилий или их сплавы.

Пример . Подложки изготавливают из стекол Ф1, ТФ4, БФ27; ГОСТ 13659 размером 30х 10 3 мм. Ионами подвижными в электрическом поле и имеющими относительно низкий показатель преломления, являются в них окислы калия (n> = 1,58) и натрия (n>= 1,59).

Электроды имеют размеры 40<2083 мм и изготавливаются из сплавав "ковар" или графита..Полированные подложки помешаются между двумя электродами, подключенными к источнику постоянного тока ВС-22 и нагреваются на воздухе в терморегулируемой печи при следую-" щих перемещенных параметрах: темперао тура С; время, ч; напряжение электри- . ческого поля, В/мм. Важнейшие характеристики полученных волноводов приводятся в таблице, где n+ -волноводный показатель преломления, A И = з е, опо*л ю 1,6282 186 1,6259 163 2 п. 1 6137 41 1 6127 31

1,6204 108 1,6187 91 > 1

Продолжение тяГлипы

0,5 200

460

0,5 400

460

Ф1

1,7526 176 1,7510 160

10 100

БФ2,7 520

Из приведенной таблицы видно, что получаемые указанным способом волноводы обладают хорошими волноводными свой-. ствами. Использование описываемого способа позволяет изготавливать волноводы

Составитель Г. Буровцева

Редактор Л, Письмен Техред М.Надь KoppeKTDpB. Гирняк

Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва;Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6273/1

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, ТФ4 400

БФ27 520

7 200

0,25 500

1,6111 1 5 1,6105 9

l,6215 119 1,6196 100

Vnс 1,6189 148 1,6171 130

5 т. 1,6064 23 1,6059 . 18

1,6126 85 1,6112 - 71 1 в высокопреломлякзцих стеклах и кристаа лах (П ) 1,6),в том числе в стеклах,обладавших фотохромным,электро,ма гнит о-и акустооптическими эффектами,и пригодных тем самым для целей управления световым лучом.