一种具有室温铁磁性的铌酸锂薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术专利公开了一种具有室温铁磁性的铌酸锂薄膜及其制备方法，包括基底、二氧化硅下缓冲层、下层金电极、二氧化硅缓冲层、铌酸锂薄膜、钛扩散铌酸锂条波导、二氧化硅上缓冲层和上层金电极。本发明专利技术专利生产难度低、成品率高，并且显著降低了偏振控制器的器形，使多功能光电子器件的集成更容易实现，能够使器件获得更多的非线性效应，制造出的偏振控制器机械性能稳定、耐高温、抗腐蚀，具有较大的折射率和介电常数,在加载电压的同时，其压电效应较小，响应速度可以达到ns级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利属于光通信
，尤其涉及一种具有室温铁磁性的铌酸锂薄膜及其制备方法。
技术介绍
由于计算机技术和通信技术的进步，语言、图像、数据等信息交流量爆炸式地增长，通信道路越来越拥挤，对带宽的需求越来越高。20世纪70年代术期开始，光纤通信的诞生成为解决这一难题的有效途径。光纤通信以其超高速、损耗低、频带宽、容量大、传输质量好、抗电磁干扰、保密性好、节省大量有色会属等优点得以满足信息传输的要求，成为信息传输的主要方式之一。到上世纪末，光的波分复用(WDM)和密集波分复用(DWDM)使光纤通信的应用领域越来越大，现阶段其主要应用领域有：(1)通信网，包括全球通信网(如横跨大西洋、太平洋的海底通信和跨越欧亚大陆的洲际干线系统)、各国的公共电信网(如我国的国家一级干线、各省二级干线以及县以下的支线)、各种专用通信网(如电力、铁道、国防部门通信、指挥、调度及监控的光纤系统)，以及特殊通信网络(如石油、化工、煤矿等易燃易爆环境下使用的光纤通信系统)；(2)构成因特网的计算机局域网和广域网，如光纤以太网、路由器之问的光纤高速传输链路；(3)有线电视网的干线和分配网，工业电视系统，如工厂、银行、商场、交通和公安部门的监控系统，自动控制系统的数据传输；(4)综合业务光纤接入网，可视电话、数据、视频多媒体业务综合接入核心网。总之，光纤通信不仅在技术上具有很大的优越性，而且在经济上亦具有巨大的竞争能力，因此在通信领域中将发挥越来越重要的作用，成为目前世界上快速发展的
之一。在光纤通信系统中，当光信号在理想化的光纤中传输时，传输光的偏振态(SOP)不会发生变化。而在实际的通信系统中，一方面是由于光纤本身的生产工艺或者本身特性的缺陷；另一方面是由于在实际使用的标准通信光纤中由热应力、机械应力以及纤芯的不规则性等因素引起的不规则
双折射，并且这种光纤中的双折射效应是随温度、压力、应力以及其它因素不断变化的，这就使得传输光的偏振态不断的变化，这就大大增加了偏振相关损害的不可预知性。这些偏振相关损害包括：光纤中的偏振模色散(PMD)、无源光器件中的偏振相关损耗(PDL)、电光调制器中的偏振相关调制(PDM)、光放大器中的偏振相关增益(PDG)、波分复用滤波器中的偏振相关波长(PDW)、接收机中的偏振相关响应(PDR)以及传感器和相干通信系统中的偏振相关响应度(PDS)等。而克服这些偏振相关损害的有效途径之一就是采用偏振控制器(Polarization Controller，简称PC)进行偏振控制及补偿。偏振控制器控制光的偏振态，可将任意偏振态的输入偏振光，转变为输出端指定的偏振状态，在高速光纤通信、相干光通信、光纤传感以及光纤测量等领域都有应用。例如：在单模光纤与光波导的耦合中，通过偏振控制使光纤与光波导中的偏振态匹配以提高耦合效率；在相干光纤通信系统中，使本振光和信号光的偏振态匹配，以提高系统的接收灵敏度；在用于利用偏振态的某些单模光纤传感器以及对光的偏振态有一定要求的其它应用单模光纤的场合。偏振控制器已成为克服光传输系统中偏振相关损害和监测偏振特性的关键器件。与之相对应的，铌酸锂晶体天然地有着优良的电光、声光和非线性性能，它是至今人们所发现的光子学性能最多，综合指标最好的铁电体材料。并且，通过进行稀土掺杂，铌酸锂晶体还能成为有源激光材料。加上铌酸锂晶体材料已经有大规模的市场应用，其价格也与单晶硅价格接近。因此铌酸锂晶体又被称为“光学硅”。尺寸在微米量级的传统铌酸锂光波导技术发展成熟，市场应用广泛。在偏振控制器中，可采用具有双折射性能的波片来改变光的偏振念。按照对波片作用方式的不同，偏振控制器可分为机械式、电控式、以及全光学偏振控制器。它们中的电控式偏振控制器使用较为普遍，电控式偏振控制器中的电控晶体偏振控制器一般通过外加电场的变化来变换偏振念，控制速度较快，不再需要旋转波片，可用于实际的光通信系统；但它需要复杂的控制电路和较高的偏压，而且价格偏高。电控晶体偏振控制器中的电光晶体应具有以下优点：
电光系数及折射率要大、半波电压要小、在所使用的范围早材料对光的吸收和散射要尽可能低、材料的光学均匀性要好、折射率随环境温度的变化要尽量小、对强的入射光应不受损伤、材料有良好的物理及化学稳定性、电阻率要大、介电损耗角要小和容易生长及制备等。现阶段满足这些条件的电光晶体并不是很多例如，光通信领域使用的高速调制器绝大部分都是铌酸锂调制器。更重要的是周期极化铌酸锂(PPLN)光波导，因其可利用准相位匹配技术(QPM)，可进一步开发出全光波长转换器、中红外激光器、量子纠缠源以及可调谐太赫兹波源等，因而受到诸多研究人员青睐。LNOI光波导的芯层和包层折射率梯度大，横截面小，弯曲损耗低，同时继承了铌酸锂优良的光子学性能，甚至还能以单晶硅为基底，因此，LNOI是用于开发大规模集成光电子器件的理想平台。截止目前，科研人员已经在LNOI材料上分别实现了Y分束器、电光调制器、微环共振器以及二次谐波发生器等。用于制作LNOI纳米线、微环等结构加工工艺也日趋成熟和完善。但是目前已经商业化的产品进行偏振控制的关键元器件都是非线性体材料。伴随着各种激光器小型化、光纤化、集成化的发展趋势，采用能够与光纤更好耦合的铌酸锂薄膜作为进行偏振控制的关键器件显现出越来越突出的优越性：可以实现全固态封装，拥有极高的响应速度，以及更好的稳定性和较低的成本等等，是未来LNOI平台上的大规模集成光电子芯片中的不可或缺的关键一环。然而，基于铌酸锂薄膜的偏振控制器的制作工艺和功能器件却鲜有记载，现有的工艺方案还不能满足实际的应用场景。专利技术专利内容针对以上现有存在的问题，本专利技术专利提供一种具有室温铁磁性的铌酸锂薄膜及其制备方法，很大程度上降低了生产难度，提高了成品率，并且显著降低了偏振控制器的器形，使多功能光电子器件的集成更容易实现，能够使器件获得更多的非线性效应，制造出的偏振控制器机械性能稳定、耐高温、抗腐蚀，
具有较大的折射率和介电常数,在加载电压的同时，其压电效应较小，响应速度可以达到ns级。本专利技术专利的技术方案在于：本专利技术专利提供一种具有室温铁磁性的铌酸锂薄膜及其制备方法，包括基底、二氧化硅下缓冲层、下层金电极、二氧化硅中缓冲层、铌酸锂薄膜、钛扩散铌酸锂条波导、二氧化硅上缓冲层和上层金电极，所述基底与所述下层金电极之间安装有所述二氧化硅下缓冲层，所述二氧化硅中缓冲层安装在所述下层金电极与所述铌酸锂薄膜之间，所述钛扩散铌酸锂条波导安装在所述二氧化硅中缓冲层上表面中央且其由所述铌酸锂薄膜覆盖，所述二氧化硅上缓冲层安装在所述铌酸锂薄膜上，所述上层金电极安装在所述二氧化硅上缓冲层上。进一步地，所述基底可采用硅或者铌酸锂制成。本专利技术专利由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具体的积极有益效果为：1、本专利技术专利很大程度上降低了生产难度，提高了成品率。2、本专利技术专利器形较小，使多功能光电子器件的集成更容易实现，能够使器件获得更多的非线性效应。3、本专利技术专利的机械性能稳定、耐高温、抗腐蚀，具有较大的折射率和介电常数,在加载电压的同时，其压电效应较小，响应速度可以达到ns级。4、本专利技术专利简便易行，安全可靠，具有良好的市场前景。5、本专利技术专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有室温铁磁性的铌酸锂薄膜及其制备方法，其特征在于：包括基底、二氧化硅下缓冲层、下层金电极、二氧化硅中缓冲层、铌酸锂薄膜、钛扩散铌酸锂条波导、二氧化硅上缓冲层和上层金电极，所述基底与所述下层金电极之间安装有所述二氧化硅下缓冲层，所述二氧化硅中缓冲层安装在所述下层金电极与所述铌酸锂薄膜之间，所述钛扩散铌酸锂条波导安装在所述二氧化硅中缓冲层上表面中央且其由所述铌酸锂薄膜覆盖，所述二氧化硅上缓冲层安装在所述铌酸锂薄膜上，所述上层金电极安装在所述二氧化硅上缓冲层上。

【技术特征摘要】
1.一种具有室温铁磁性的铌酸锂薄膜及其制备方法，其特征在于：包括基底、二氧化硅下缓冲层、下层金电极、二氧化硅中缓冲层、铌酸锂薄膜、钛扩散铌酸锂条波导、二氧化硅上缓冲层和上层金电极，所述基底与所述下层金电极之间安装有所述二氧化硅下缓冲层，所述二氧化硅中缓冲层安装在所述下层金电极与所述铌酸锂薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：华平壤，陈朝夕，
申请(专利权)人：派尼尔科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12