CN100383657C - 铒波导放大器制作过程中银离子的使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种光学技术领域的铒波导放大器制作过程中银离子的使用方法。本发明首先配制交换盐，采用硝酸银和硝酸钾的混合物，其中硝酸银与硝酸钾的质量比在1∶8-1∶10，充分搅拌均匀，然后把波导片连同配好的盐先放在远红外的烘箱中预烘，以去除其中的水分，接着升温至350度，把波导片放入熔化的盐中进行离子交换，把波导片从熔盐中取出，自然冷却，整个过程都是在避光的条件下进行。本发明通过从配制到熔融硝酸银采取全程避光，并采用远红外熔融硝酸银的方法，降低了硝酸银的分解程度，提高了波导表面离子的交换质量，从而改善了所制作的铒波导放大器的表面质量。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种光学技术领域的方法，具体的说，涉及的是一种铒波导放大器制作过程中银离子的使用方法。
技术背景
铒波导放大器是靠泵浦光泵浦短距离有源掺杂光波导，利用波导材料中高浓度Er3+粒子的受激态能级工作，使波导中传输的信号光产生放大的集成光学有源器件。离子交换技术研制出的玻璃无源波导器件(例如分支波导、偏振分束器、频分复用器等)具有工艺简单、造价低、折射率与光纤匹配以及便于集成等优点。同时具有体积小、重量轻、信息量大、稳定可靠、抗腐蚀、抗干扰等特点。但由于硝酸银具有受热条件下见光分解等不良因素，所以效果不理想。
经对现有技术的文献检索发现，慕桓等在《上海交通大学学报》2004年2月份38卷第二期上发表的掺铒玻璃Ag~+-Na~+离子交换光波导的分析，这篇文章介绍了基于银钠离子交换的光波导片子的研究，但缺陷在于没有进行避光等处理，所以其结果不是很理想。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种铒波导放大器制作过程中银离子的使用方法，使其在现有技术的基础上，采用避光处理的银离子的离子交换方法，降低了硝酸银的分解程度，提高了离子交换质量，从而使波导片表面的质量得到了很好的提高。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用的交换离子是银离子和钾离子，具体材料采用硝酸银和硝酸钾的混合物，硝酸银∶硝酸钾的质量比在1∶8-1∶10，在避光条件下进行配制交换盐，充分搅拌，使之均匀，然后把波导片连同配好的盐先放在远红外的烘箱中预烘24小时，以去除其中的水分，接着升温至350度，把波导片放入熔化的盐中进行离子交换，把波导片从熔盐中取出，自然冷却，整个过程都是在避光的条件下进行。
本发明中，整个烘盐，融盐以及离子交换过程实行避光处理，即在自然黑暗的烘箱中进行。
本发明中，使用远红外烘箱在350度进行融盐，其目的在加热的同时也同样为了用远红外光进行加热可以避免可见光的照射。交换时温度在350度。
采用本发明制作铒波导放大器波导片，以镱铒共掺磷酸盐玻璃为基底，基于Ag+-Na+离子交换，即融盐中的银离子与玻璃衬底中的钠离子进行离子交换。进行离子交换时，整个波导片浸入融盐的浴锅里。由于硝酸银在350度左右以及光照条件下容易分解，分解产物为氧化银，二氧化氮，和氧气，反应方程式如下， 而氧化银为黑色不溶固体，所以它覆着在波导片中的条波导区域上面，从而影响了波导片的离子交换，造成波导片各区域离子交换不均，所以在整个过程中进行避光处理，从而减少硝酸银的见光分解。
常见的采用银离子的离子交换方法在交换过程中没有采用避光处理，所以导致玻璃表面光洁度较差，从而造成离子交换过程进行的质量比较差，并且会使交换部均匀，影响波导的特性。本发明的特点是通过从配制到熔融硝酸银采取全程避光，并采用远红外熔融硝酸银的方法，降低了硝酸银的分解程度，提高了波导表面离子的交换质量，从而改善了所制作的铒波导放大器的表面质量。
附图说明
图1为所制铒波导放大器从3.5μm到7.5μm共9组27条条纹，每组三条。
图2为采取避光处理前的条波导沟道照片，由照片可以看出沟道比较脏，条纹分布不均匀。
图3是采取了避光处理后的条波导照片，由照片可以看出沟道比较干净，条纹也比较均匀。
具体实施方式
结合附图以及技术方案提供以下实施例：
本实施例所用基片为铒镱共掺磷酸盐玻璃，铒镱掺杂浓度为1％，硝酸银和硝酸钾均为化学分析纯，基片长度5厘米，先进行水洗清洁，然后进行真空渡膜，溅射，光刻等操作，这样就会出现27条宽度不同的波导条沟道了，同时，进行配盐工作，在自然黑暗的密室里把硝酸钾和硝酸银按照质量比8∶1进行配置，总质量130克，搅拌均匀，然后把波导片连同配好的盐先放在200度的远红外的烘箱中预烘24小时，以去除其中的水分，接着升温至350度，稳定30分钟后把波导片放入熔化的盐中进行离子交换，稳定在350度，4小时后把波导片从熔盐中取出，自然冷却，整个过程还是在自然黑暗的密室中进行。冷却后取出波导片，所需要的片子就做好了。
经过避光处理后，基片条波导表面干洁程度有很大改善，已经没有明显的不洁物，基片表面物理性质也没有腐蚀现象，情况良好。
图1为基质波导表面形貌，片子长5厘米，其上可以条波导条纹，条波导宽度从3.5μm到7.5μm共9组，间隔为0.5μm，每组三条，其宽度一样，总共9组27条。
图2为没有经过避光处理制作出来的片子，条波导放大图，放大镜为olymbass光学显微镜，从图中可以看出，沟道里有明显不洁物，分布不均匀。
图3为经过避光处理制作出来的片子，从图中可以看出沟道整体看上去比较均匀，没有明显的不洁物存在，这说明经过避光处理，确实很大程度上减少了胶体银的产生，这说明避光处理是正确的。
Claims (4)
1.一种铒波导放大器制作过程中银离子的使用方法，其特征在于：首先配制交换盐，采用硝酸银和硝酸钾的混合物，其中硝酸银与硝酸钾的质量比在1∶8-1∶10，充分搅拌均匀；对铒镱共掺磷酸盐玻璃基片进行水洗清洁、真空渡膜、溅射和光刻以形成波导片，然后把波导片连同配好的盐先放在远红外的烘箱中预烘，以去除其中的水分，接着升温至350度，把波导片放入熔化的盐中进行离子交换，把波导片从熔盐中取出，自然冷却，整个过程都是在避光的条件下进行。
2.根据权利要求1所述的铒波导放大器制作过程中银离子的使用方法，其特征是：所述的在远红外的烘箱中预烘24小时，其预烘温度为200度。
3.根据权利要求1所述的铒波导放大器制作过程中银离子的使用方法，其特征是：升温至350度后，先稳定30分钟，然后把波导片放入熔化的盐中进行离子交换。
4.根据权利要求1所述的铒波导放大器制作过程中银离子的使用方法，其特征是：离子交换时温度稳定在350度，4小时后把波导片从熔盐中取出。
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