CN112305651A - 一种铌酸锂周期光栅结构的制备方法 - Google Patents
一种铌酸锂周期光栅结构的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112305651A CN112305651A CN201910710797.7A CN201910710797A CN112305651A CN 112305651 A CN112305651 A CN 112305651A CN 201910710797 A CN201910710797 A CN 201910710797A CN 112305651 A CN112305651 A CN 112305651A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium niobate
- grating structure
- wafers
- periodic grating
- wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1847—Manufacturing methods
- G02B5/1857—Manufacturing methods using exposure or etching means, e.g. holography, photolithography, exposure to electron or ion beams
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本发明公开一种铌酸锂周期光栅结构的制备方法。该方法选取合适尺寸的Y36°和Y128°切向的同成份铌酸锂晶片作为基底，在225℃下质子交换3个小时，然后采用湿法刻蚀的方法，即将样品放入HF‑HNO3混合刻蚀液中10个小时，得到周期光栅结构。本发明基于湿法刻蚀法制作周期光栅，该制作方法操作简便，无需掩模光刻，刻蚀的选择性好，成本较低，有利于推广和应用。
Description
技术领域
本发明涉及周期光栅结构领域，具体涉及一种基于湿法刻蚀法制备铌酸锂周期光栅结构的方法。
背景技术
光栅是一种基本的波长选择光学元件，用光纤或光波导制作的光栅在光通信和光传感等领域有着广泛的应用。随着光网络的快速发展，光栅在光网络中的应用体现其越来越重要的地位。周期光栅结构，折射率周期性变化，其光传输谱也随光波长而改变，对传输的波长具有选择性。由于这一性质，光栅在光纤通信和传感的应用领域有着重大实用价值。
光栅分为周期小于1μm的布拉格光栅和周期长达100μm量级的长周期光栅。布拉格光栅能够反射特定波长(布拉格波长)的光，是窄带滤波器；而长周期光栅却能够将特定波长(谐振波长)的光从光纤或光波导的芯层耦合到包层，使得输出光谱出现抑制带，实现宽带的带阻功能。近年来，一系列新型光栅的出现对科学技术的发展和工业生产技术的革新也发挥着越来越大的促进作用：把光栅做在光纤里面，产生了光纤光栅，促进了光纤通信产业的发展；光栅与波导的结合，产生了波导光栅，可作为重要的光纤通信的波分解复用器件。经过多年的发展，光栅已应用于制作各种光栅调制器件，利用材料选择和结构设计上的灵活性，以及材料的各种特性，如电光效应、压电效应等等，制成各种基于这些效应的可控制器件。
光栅的制作方法主要有光刻技术、刻蚀法等，其中光刻技术包括电子束光刻技术、纳米压印技术和全息曝光技术。光刻技术制作光栅虽精度较高，但往往需要较复杂的系统和设备，容易受外界环境的影响，以及光路本身存在衍射、反射和干涉等光学现象，对光栅的制作过程造成干扰，工艺稳定性较差。
光刻技术中涉及干法刻蚀法或湿法刻蚀法。干法刻蚀是利用等离子体进行薄膜刻蚀的技术，需要较高的成本及昂贵的刻蚀设备。湿法刻蚀是将晶片浸入一定的刻蚀溶液中，利用化学反应进行刻蚀的技术，操作简便，对设备要求低，但化学反应的各向异性较差，容易出现过刻蚀现象。通过掩模在晶片表面制作抗蚀阻挡层，以保证刻蚀过程中因过刻蚀而损坏薄膜下面的其他材料。利用晶片晶向的选择性，更好地刻蚀出预期效果。专利《一种在铌酸锂晶体上制备周期性波导光栅的方法》中，通过镀膜光刻的方式在晶片表面制作钛条，高温下进行退火，钛向晶体内部扩散，对晶片钛扩散区域进行刻蚀，由于钛扩散区域刻蚀速率加快，晶体晶格的方向性使得晶片表面的刻蚀具有选择性，从而形成钛扩散制成的周期性波导光栅结构。
本发明基于湿法刻蚀法制作周期光栅，无需掩模光刻和外加材料制作缓冲层，通过质子交换后，由于晶体本身结构的选择性，从铌酸锂晶片上刻蚀出周期性的光栅结构。本发明优点是：该制作方法操作简便，无需掩模光刻，刻蚀的选择性好，成本较低，有利于推广和应用。
发明内容
本发明立足于周期光栅制备过程中的复杂工艺，涉及一种基于湿法刻蚀法制备铌酸锂周期光栅结构的简单方法，直接在基片表面刻蚀制作出均匀的周期光栅结构，为各种控制器件中光栅的制作提供简易方法，无需掩模光刻技术以及制作缓冲层，节约成本，为光栅制作的研究以及结构设计提供了新思路和新途径。
本发明涉及一种基于湿法刻蚀蚀法制备铌酸锂周期光栅结构的方法。在铌酸锂基底上刻蚀出均匀的周期光栅结构。Rei-Shin Chen等人报道Y切铌酸锂晶体经质子交换后带来巨大应力，由于酸锂晶体Y面本身不易移动，应力只能沿着X轴进行释放。本发明有效地利用这个应力释放的规律，通过湿法刻蚀将应力释放的路径显现，制备出一种周期光栅结构。采用的技术方案如下：
选取衬底为Y36°和Y128°切向的同成份铌酸锂原晶，清洗干净后放入质子交换炉中进行质子交换3小时，再放入HF-HNO3混合刻蚀液中10小时，取出便可观察到晶片表面的周期光栅结构。
本发明存在以下有益效果：该方法制备的光栅结构是一种只包含基底的单体结构，无需外加材料制作缓冲层，减少了材料对光波的吸收，极大地降低了波传输的损耗；采用湿法刻蚀法制备光栅，无需掩模以及复杂的操作设备，降低制作成本，提高了制作成品率；基底采用Y36°和Y128°切向的同成份铌酸锂晶片，这些切向的晶片多用于制作声表面波器件，制备出的光栅结构用于这些器件中，大大增加了相关声光器件的多样性。
附图说明
图1为本发明的一种基于湿法刻蚀法制备铌酸锂周期光栅的流程示意图；
图2为本发明制备的铌酸锂周期光栅放大50倍后的实物图；
附图标记：1、清洗干净后的样品晶片；2、质子交换后的样品；3、湿法刻蚀后出现光栅结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方案作进一步描述，本发明通过以下具体步骤实现：
S1.样品准备。选取合适尺寸的Y36°和Y128°切向的同成份铌酸锂晶片作为基底，依次用酒精和丙酮进行清洗，清洗干净后放入100℃恒温箱中烘烤10min，烘烤后取出冷却至室温；
S2.质子交换。将洗净的样品晶片放入质子交换炉中进行预热，待热耦温度达到225℃，将晶片放入反应釜中进行质子交换3小时(附图中质子交换过程以表面色差加以区分)。其中反应釜中放置苯甲酸(适量，保证晶片完全没入苯甲酸中)，同晶片一起放入密闭交换炉；
S3.湿法刻蚀。将交换后的晶片清洗干净，放入HF-HNO3混合刻蚀液中10h(小时)。其中刻蚀液为体积配比HF∶HNO3＝1∶3，并加热放入恒温装置，设定温度80℃。经过10小时，得到周期光栅结构。
Claims (4)
1.一种铌酸锂周期光栅结构的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下流程：
S1.样品准备。选取合适尺寸的Y36°和Y128°切向的同成份铌酸锂晶片作为基底，依次用酒精和丙酮进行清洗，清洗干净后放入100℃恒温箱中烘烤10min，烘烤后取出冷却至室温；
S2.质子交换。将洗净的样品晶片放入质子交换炉中进行预热，待热耦温度达到225℃，将晶片放入反应釜中进行质子交换3小时。其中反应釜中放置苯甲酸(适量，保证晶片完全没入苯甲酸中)，同晶片一起放入密闭交换炉；
S3.湿法刻蚀。将交换后的晶片清洗干净，放入HF-HN03混合刻蚀液中10h(小时)。其中刻蚀液为体积配比HF∶HN03＝1∶3，并加热放入恒温装置，设定温度80℃。经过10小时，得到周期光栅结构。
2.根据权利要求1所述的一种铌酸锂周期光栅结构的制备方法，其特征在于：制备方法更简单、更易于操作，只需铌酸锂作为基底，无需掩模以及复杂的刻蚀设备。
3.根据权利要求1所述的一种铌酸锂周期光栅结构的制备方法，其特征在于：降低制作成本，提高了制作成品率，为光栅制作的研究以及结构设计提供了新途径，有利于推广应用。
4.根据权利要求1所述的一种铌酸锂周期光栅结构的制备方法，其特征在于：基底采用Y36°和Y128°切向的同成份铌酸锂晶片，这些切向的晶片多用于制作声表面波器件，制备出的光栅结构用于这些器件中，大大增加了相关声光器件的多样性。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910710797.7A CN112305651A (zh) | 2019-08-02 | 2019-08-02 | 一种铌酸锂周期光栅结构的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910710797.7A CN112305651A (zh) | 2019-08-02 | 2019-08-02 | 一种铌酸锂周期光栅结构的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112305651A true CN112305651A (zh) | 2021-02-02 |
Family
ID=74486469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910710797.7A Pending CN112305651A (zh) | 2019-08-02 | 2019-08-02 | 一种铌酸锂周期光栅结构的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112305651A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113237849A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-10 | 江苏大学 | 一种铌酸锂二维光栅激发布洛赫表面波生物传感器及方法 |
-
2019
- 2019-08-02 CN CN201910710797.7A patent/CN112305651A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113237849A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-10 | 江苏大学 | 一种铌酸锂二维光栅激发布洛赫表面波生物传感器及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Emmerson et al. | Fabrication of directly UV-written channel waveguides with simultaneously defined integral Bragg gratings | |
| CN105607186B (zh) | 基于SiO2加载条形波导的波导布拉格光栅的制造方法 | |
| CN111965761B (zh) | 基于铌酸锂薄膜材料的光栅耦合器及其制造方法 | |
| US5436992A (en) | Lithium niobate optical TE-TM mode splitter | |
| WO2019061900A1 (zh) | 一种高偏振消光比铌酸锂波导及其制作方法 | |
| CN109975926B (zh) | 一种二氧化硅加载条型波导及其制作方法 | |
| CN109491108A (zh) | 一种基于石墨烯加热电极的加载条形波导热光开关及其制备方法 | |
| CN103399378A (zh) | 一种基于级联马赫-曾德干涉仪型可重构梳状滤波器及其制备方法 | |
| CN109239843B (zh) | 一种平面光波导、其制备方法及热光器件 | |
| CN115291321A (zh) | 一种基于两级mzi结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器 | |
| CN112305651A (zh) | 一种铌酸锂周期光栅结构的制备方法 | |
| CN114578478B (zh) | 一种带有功率均衡作用的波分复用系统及其制备方法 | |
| CN115877595A (zh) | 一种基于二氧化硅/聚合物混合波导的1×3热光开关及其制备方法 | |
| CN114578487A (zh) | 集成有底部反射层的、垂直耦合的二元闪耀亚波长光栅耦合器及制备方法 | |
| CN100489579C (zh) | 离子交换玻璃光波导器件的制作方法 | |
| JP2003035831A (ja) | 光導波路及びその製造方法 | |
| CN114355507B (zh) | 基于倒脊型二氧化硅/聚合物混合波导的微环谐振器及其制备方法 | |
| CN113866993A (zh) | 一种GaAs基偏振光分束器及其制备方法 | |
| KR101789026B1 (ko) | 광변조기용 리튬나오베이트(LiNbO3)기판의 제조 방법 | |
| Jiao et al. | Coupled resonator-induced transparency on a three-ring resonator | |
| CN115291323B (zh) | 一种基于mzi结构的多模光衰减器 | |
| CN115291322B (zh) | 一种基于mmi结构的模式不敏感的可变光衰减器 | |
| CN115755272B (zh) | 一种聚合物/氮化硅混合集成的可变光衰减器及其制备方法 | |
| CN116299857B (zh) | 一种铌酸锂薄膜光波导及其制备方法 | |
| WO2024100865A1 (ja) | 光導波路素子およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210202 |