SU762364A1 - СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВ х?.п7·. 1 б 0 ’ν 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к интегральной оптике, в частности к изготовлению оптических планарных волноводов и других элементов схем интегральной оптики в кварцевых стеклах.

Известен способ получения планарных оптических волноводов в стеклах путем облучения заряженными частицами, заключающийся в облучении пластинки из кварцевого стекла высокоэнергетичными протонами или ионами и, как следствие этого, образовании вблизи ее поверхности волноводного слоя {1].

Недостатком этого способа является необходимость наличия ускорителя заряженных частиц и высокая энергоемкость процесса. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ твердотельной электродиффузии, заключающийся в нанесении тонкой пленки меди на пластину из кристалла ЫТаО₃ и последующей диффузии ее в кристалл при температуре 500— 550°С и напряженности электрического поля до 30 В/мм [2].

Однако данным способом невозможно получить оптический волновод в кварцевом стекле.

2

Целью изобретения является обеспечение изготовления волноводов в кварцевых стеклах.

Поставленная цель достигается тем, что 5 в известном способе получения оптических волноводов путем нанесения металлической пленки на подложку и термообработки в электрическом поле, термообработку ведут на воздухе при температуре 550— 10 650°С в электрическом поле напряженностью 50—200 В/мм в течение 2—10 ч.

Электрическое поле создается путем наложения анода на поверхность стекла, покрытую металлической пленкой, а като15 да — на противоположную поверхность. Электроды изготовляют из термостойких металлов, не диффундирующих в кварцевое стекло.

Термообработка в электрическом поле 20 стимулирует внедрение ионов металла в поверхность кварцевого стекла для создания волноводного слоя.

Пример. В качестве исходных материалов для подложек использовались квар25 цевые оптические стекла отечественного производства КВ, КН и КУ· Электроды изготовлялись из сплава «Ковар» в виде плоских полированных пластинок размером 40x15x3 мм. Размер кварцевых подложек

30 30X 10 x 3 мм.

762364

3

Полированные подложки из названных марок стекол с нанесенной на них пленкой

о

серебра толщиной 500 А помещались между двумя электродами, подключенными к источнику постоянного тока ВС-22, и нагревались в печи при следующих параметрах:

постоянных: давление — атмосферное, атмосфера — воздух;

переменных: температура, °С, время, ч,

4

напряженность электрического поля, В/мм.

После остывания подложек были изме5 рены показатели преломления собственных волн «_те и «_тм полученных волноводных слоев, вычислена разность Ап между показателями преломления собственных волн волноводов и показателем преломления 10 подложек и оценена величина затухания света в волноводах. Результаты и условия

эксперимента приведены в таблице.

Марка стекла	Температура, °С	Время, ч	Е, В/мм	ТЕ-волны	ТМ-волны	Потерн, дБ/см
п	Δη- 104	п	Δπ·104
ки	600	3	200	1,4605	33	1,4603	31	10
	600	8	100	1,4615	43	1,4611	39,5	8
	600	1,5	200	1,4609	37	1,4605	33,0	5
кв	600	8	100	1,4622	50	1,4616	44	5
	600	15	200	1,4613	41	1,4608	36	7
	600	10	50	1,4601	29	1,4595	23	10
КУ	600	8	100	1,4601	29,0	1,4599	27	5
600	3	200	1,4597	25	1,4595	23	5
	600	8	50	-	—	—	—	—

При напряженности электрического поля больше 200 В/мм происходит быстрое внедрение серебра в кварцевое стекло, преимущественно по структурным неоднородностям. Это приводит к разрушению поверхности подложки и, как следствие, к сильному возрастанию затухания света в волноводе.

При напряженности поля меньше приводимой в таблице процесс диффузии практически прекращается.

Использование предлагаемого способа позволяет значительно упростить и удешевить изготовление волноводных элементов схем интегральной оптики на основе кварцевых стекол, так как не требует уникального и сложного оборудования.

Данный способ позволяет широко варьировать параметрами изготовляемых изделий путем изменения технологических режимов.

Устройства интегральной оптики, образованные в кварцевом стекле, допускают эффективную стыковку с оптическими волокнами, которые преимущественно изготавливаются из кварцевых стекол.

Волноводные устройства в кварцевом стекле представляют интерес с точки зре15 ния их высокой термической и химической

стойкости и механической прочности.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   20

   Способ получения схтччсских волноводов путем нанесения металлической пленки на подложку и термообработки в электрическом поле, отличающийся тем, что, 25 с целью обеспечения изготовления волноводов в кварцевом стекле, термообработку ведут на воздухе при температуре 550— 650°С в электрическом поле напряженностью 50—200 В/мм в течение 2—10 ч.

   30

   Источники и н ф о р м а ци и, принятые во внимание при экспертизе

   1. Патент № 3542536, кл. 65—30, 1967.

   35 2. Т Иоба а. а. РаЬпсаНоп οϊ орВса1

   игауеяшсПп^ 1ауег ίη ЫТаО₃ Ьу Си — сНЪЬизГоп— АррПеб рНузшз ЬеИегз, 1974, νοί. 25, № 5, р. 308.