一种铌酸锂光波导偏振器制造技术

本实用新型专利技术公开一种铌酸锂光波导偏振器，所述铌酸锂光波导偏振器包括：铌酸锂衬底、在所述铌酸锂衬底的上表面下沉形成钛扩散波导区和反质子交换区；所述钛扩散波导区和所述反质子交换区对应设置且连通；所述钛扩散波导区用于放置钛扩散波导；所述钛扩散波导为间断的条形钛膜；所述反质子交换区用于放置反质子交换波导。本实用新型专利技术在所述铌酸锂衬底的上表面设置钛扩散波导区和反质子交换区；并将所述钛扩散波导区和所述反质子交换区对应连通设置，进而解决退火质子交换的模场匹配问题，减小光波导表面散射，降低光波导的传输损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种铌酸锂光波导偏振器
本技术涉及光波导偏振器
，特别是涉及一种基于反质子交换技术的铌酸锂光波导偏振器。
技术介绍
光波导偏振器因其构造简单和易于集成化等优点，已成为偏振器设计的首选。该类偏振器的一个重要应用是光纤陀螺，通过将偏振器、调制器、分束器等功能器件集成到一块LiNbO3衬底上，组成光纤陀螺的核心部分。目前，已经报道的波导偏振器有：金属包层波导偏振器、利用双折射材料作芯层或者包层的波导偏振器和利用不对称多层膜构建的波导偏振器。其中金属包层波导偏振器的传输损耗较大，双折射材料制成的波导偏振器和不对称多层膜构建的波导偏振器都需要较长的传输距离才能获得较高的消光比，因此它们在集成光学中并不真正实用。冯克成等人利用质子交换技术研制了632.8nm光波段X切Y传Ti扩散铌酸锂质子交换光波导偏振器，在间断的钛扩散LiNbO3波导中间嵌入一段质子交换波导，由于质子交换波导具有单一的选模特性，使得入射光经过质子交换波导段后变为单一的线偏振光。通过质子交换可以降低LiNbO3波导中寻常光折射率，提高非寻常光折射率，进而制作出具有偏振选择性的质子交换LiNbO3波导偏振器。虽然现有质子交换LiNbO3波导偏振器经过退火处理，能显著提高波导的光学性能，恢复电光和非线性系数，并且通过不同规范的退火处理，有效改善了波导的耦合效率，降低波导的插入损耗，进一步提高波导的折射率稳定性，但由于钛扩散和质子交换两种波导的生长机制不同，造成两者之间的折射率分布存在较大差异，钛扩散的折射率分布为高斯分布，质子交换波导的折射率分布为阶跃型分布。不同的制作工艺使得两种波导尺寸也不可能完全匹配，致使两段波导截面的模场失配，增加了光波导的传输损耗。尽管采用控制退火的方法，可以改善两者模场的匹配情况，但终究不可能使之完全匹配。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种铌酸锂光波导偏振器，以解决退火质子交换的模场匹配问题，减小光波导表面散射，降低光波导的传输损耗。为实现上述目的，本技术提供了一种铌酸锂光波导偏振器，所述铌酸锂光波导偏振器包括：铌酸锂衬底、在所述铌酸锂衬底的上表面下沉形成钛扩散波导区和反质子交换区；所述钛扩散波导区和所述反质子交换区对应设置且连通；所述钛扩散波导区用于放置钛扩散波导；所述钛扩散波导为间断的条形钛膜；所述反质子交换区用于放置反质子交换波导。可选的，所述钛扩散波导区为长方体凹槽，所述钛扩散波导区距离所述铌酸锂衬底的第一侧边和第三侧边相等；所述反质子交换区为长方体凹槽，所述反质子交换区距离所述铌酸锂衬底的第一侧边和第三侧边相等；所述铌酸锂光波导偏振器为长方体结构。可选的，所述钛扩散波导区的长度与所述反质子交换区的长度之和等于所述铌酸锂光波导偏振器的长度；所述钛扩散波导区的宽度小于所述反质子交换区的宽度；所述钛扩散波导区的厚度等于所述反质子交换区的厚度。可选的，所述铌酸锂光波导偏振器的长度为2.5mm，宽度为1mm，厚度为0.5mm；所述条形钛膜的长度为20μm，宽度为10μm，厚度为0.09μm；所述反质子交换区的长度为20μm，宽度为11μm，厚度为0.09μm。可选的，所述铌酸锂衬底为X切，Y传的铌酸锂波导结构。根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：本技术在所述铌酸锂衬底的上表面设置钛扩散波导区和反质子交换区；并将所述钛扩散波导区和所述反质子交换区对应连通设置，进而解决退火质子交换的模场匹配问题，减小光波导表面散射，降低光波导的传输损耗。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例铌酸锂光波导偏振器的结构图；图2为本技术实施例铌酸锂光波导偏振器的俯视图；图3为本技术实施例铌酸锂光波导偏振器的右视图；图4为本技术实施例铌酸锂光波导偏振器的主视图；图5是本技术实施例波导偏振原理示意图；图6为本技术实施例铌酸锂光波导偏振器制备方法流程图；图7为本技术实施例1064nm波长在钛扩散波导截面深度方向上模场分布图；图8为本技术实施例1064nm波长在反质子交换波导截面深度方向上模场分布图。其中，1、铌酸锂衬底，2、钛扩散波导区，3、反质子交换区，4、第一侧边，5、第三侧边。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术的目的是提供一种铌酸锂光波导偏振器，以解决退火质子交换的模场匹配问题，减小光波导表面散射，降低光波导的传输损耗。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1为本技术实施例铌酸锂光波导偏振器的结构图；图2为本技术实施例铌酸锂光波导偏振器的俯视图；图3为本技术实施例铌酸锂光波导偏振器的右视图；图4为本技术实施例铌酸锂光波导偏振器的主视图；图5是本技术实施例波导偏振原理示意图；如图1-图5所示，本技术提供一种铌酸锂光波导偏振器，所述铌酸锂光波导偏振器包括：铌酸锂衬底1、在所述铌酸锂衬底1的上表面下沉形成钛扩散波导区2和反质子交换区3；所述钛扩散波导区2和所述反质子交换区3对应设置且连通；所述钛扩散波导区2用于放置钛扩散波导；所述钛扩散波导为间断的条形钛膜；所述反质子交换区3用于放置反质子交换波导。本技术所述钛扩散波导区2为长方体凹槽，所述钛扩散波导区2距离所述铌酸锂衬底1的第一侧边4和第三侧边5相等；所述反质子交换区3为长方体凹槽，所述反质子交换区3距离所述铌酸锂衬底1的第一侧边4和第三侧边5相等；所述铌酸锂光波导偏振器为长方体结构。本技术所述钛扩散波导区2的长度与所述反质子交换区3的长度之和等于所述铌酸锂光波导偏振器的长度；所述钛扩散波导区2的宽度小于所述反质子交换区3的宽度；所述钛扩散波导区2的厚度等于所述反质子交换区3的厚度。本技术所述铌酸锂光波导偏振器的长度为2.5mm，宽度为1mm，厚度为0.5mm；所述条形钛膜的长度为20μm，宽度为10μm，厚度为0.09μm；所述反质子交换区3的长度为20μm，宽度为11μm，厚度为0.09μm。本技术所述铌酸锂衬底1为X切，Y传的铌酸锂波导结构。图6为本技术实施例铌酸锂光波导偏振器制备方法流程图；如图6所示，本技术提供一种铌酸锂光波导偏振器的制备方法，所述制备方法包括：步骤S1：制备铌酸锂衬底1；步骤S2：采用高频溅射和剥离技术在铌酸锂衬底1的上表面制作间断的条形Ti膜；步骤S3：在流动的湿氩气和1050摄氏度高温下，扩散8小时后，在氧气中降温至600摄氏度，制成Ti:LiNbO3单模波导；步骤S4：在Ti:LiNbO3单模波导的表面蒸镀一层0.2μm铝膜，在铝膜上对准钛扩散波导区间断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铌酸锂光波导偏振器，其特征在于，所述铌酸锂光波导偏振器包括：铌酸锂衬底、在所述铌酸锂衬底的上表面下沉形成钛扩散波导区和反质子交换区；所述钛扩散波导区和所述反质子交换区对应设置且连通；所述钛扩散波导区用于放置钛扩散波导；所述钛扩散波导为间断的条形钛膜；所述反质子交换区用于放置反质子交换波导。

【技术特征摘要】
1.一种铌酸锂光波导偏振器，其特征在于，所述铌酸锂光波导偏振器包括：铌酸锂衬底、在所述铌酸锂衬底的上表面下沉形成钛扩散波导区和反质子交换区；所述钛扩散波导区和所述反质子交换区对应设置且连通；所述钛扩散波导区用于放置钛扩散波导；所述钛扩散波导为间断的条形钛膜；所述反质子交换区用于放置反质子交换波导。2.根据权利要求1所述的铌酸锂光波导偏振器，其特征在于，所述钛扩散波导区为长方体凹槽，所述钛扩散波导区距离所述铌酸锂衬底的第一侧边和第三侧边相等；所述反质子交换区为长方体凹槽，所述反质子交换区距离所述铌酸锂衬底的第一侧边和第三侧边相等；所述铌酸锂光波导偏振器为长方体结构。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋海军，
申请(专利权)人：南京天正明日自动化有限公司，南京孚日软件有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32