膜，方法與(一)的步驟3)相同，然后將鈮酸鋰基片放入濃度為99.5%的丙酮溶液中lmin，在鈮酸鋰基片上形成光柵結構的鈦條9 ;
[0065]4)將上述鈮酸鋰基片放入高溫擴散爐中進行第二次鈦擴散，擴散溫度為1050°C，擴散時間為6h，在鈮酸鋰基片中形成折射率周期性變化的光柵結構。經上述具體實驗操作后，在銀酸鋰基片中形成短周期波導光柵10，光柵周期為360nm。
[0066]所述在鈮酸鋰基片中形成的光柵結構的周期由光柵掩膜板的柵格周期決定，當使用的光柵掩膜板的柵格周期為長周期時，在鈮酸鋰基片中形成的光柵結構的周期為長周期；當使用的光柵掩膜板的柵格周期為短周期時，在鈮酸鋰基片中形成的光柵結構的周期為短周期。
[0067]所述在鈮酸鋰基片中形成光柵結構的方法，在鈮酸鋰基片中形成光柵結構時，最大折射率變化量及折射率分布由鈦膜厚度、擴散時間和擴散溫度決定，當鈦膜厚度為60nm、擴散時間為6h、擴散溫度為1050°C時，其最大折射率變化量為0.008，折射率分布近似服從高斯分布。
【主權項】
1.一種利用二次鈦擴散在鈮酸鋰基片中制備周期性波導光柵的方法，其特征在于:在鈮酸鋰中利用二次鈦擴散在鈮酸鋰基片中制備周期性波導光柵，所述二次鈦擴散包括兩種方式:第一種方式為第一次鈦擴散在鈮酸鋰基片中形成折射率周期性變化的光柵結構，第二次鈦擴散在鈮酸鋰基片中形成單模條形波導結構；第二種方式為第一次鈦擴散在鈮酸鋰基片中形成單模條形波導結構，第二次鈦擴散在鈮酸鋰基片中形成折射率周期性變化的光柵結構，經第一次和第二次鈦擴散后在鈮酸鋰基片中形成周期性波導光柵。
2.根據權利要求1所述利用二次鈦擴散在鈮酸鋰基片中制備周期性波導光柵的方法，其特征在于:所述在鈮酸鋰基片中形成周期性波導光柵的第一種方式，制備方法如下: (一)首先通過光刻技術在鈮酸鋰基片上形成周期性光柵結構的鈦條，對鈮酸鋰基片進行第一次高溫鈦擴散，在鈮酸鋰基片中形成折射率周期性變化的光柵結構，步驟如下: .1)將鈮酸鋰基片依次用酒精和丙酮清洗干凈并放在溫度為120°C的加熱板上進行烘烤，然后對鈮酸鋰基片進行勻膠，在鈮酸鋰基片表面附著一層光刻膠，光刻膠厚度為.2_3um ； . 2)利用柵格周期為180-210um或350-370nm的光柵掩膜板對上述均膠后的鈮酸鋰基片進行曝光，在顯影劑中對光刻膠進行顯影，然后將鈮酸鋰基片放置在加熱板上烘烤，溫度為.120°C，時間lOmin，固化光刻膠，在鈮酸鋰基片表面的光刻膠形成周期性結構的光柵掩膜； . 3)在上述在步驟2)得到的鈮酸鋰基片表面制備一層厚度為40-80nm的鈦膜，然后將鈮酸鋰基片放入濃度大于99.5%丙酮溶液中Imin對光刻膠進行剝離，在鈮酸鋰基片上形成周期性光柵結構的鈦條； . 4)將上述鈮酸鋰基片放入高溫擴散爐中進行第一次鈦擴散，擴散溫度為980-1150°C，擴散時間為4-8h，在鈮酸鋰基片中形成折射率周期性變化的光柵結構； (二)通過光刻技術鈮酸鋰基片上形成條形波導結構的鈦條，對鈮酸鋰基片進行第二次高溫鈦擴散，在鈮酸鋰基片中形成單模條形波導結構，步驟如下: .1)用酒精和丙酮清洗(一)中步驟4)得到的鈮酸鋰基片，將鈮酸鋰基片放在溫度為.120°C的加熱板上進行烘烤，然后對鈮酸鋰基片進行勻膠，在鈮酸鋰基片表面附著一層光刻膠，光刻膠厚度為2-3um; .2)利用條寬為4-8um的波導掩膜板對上述鈮酸鋰基片進行曝光，在顯影劑中對光刻膠進行顯影，然后將鈮酸鋰基片放置在加熱板上烘烤，溫度為120°C，時間lOmin，固化光刻膠，在鈮酸鋰基片表面的光刻膠形成條形結構的波導掩膜； .3)在上述在步驟2)得到的鈮酸鋰基片表面制備一層厚度為60-90nm的鈦膜，然后將鈮酸鋰基片放入濃度大于99.5%的丙酮溶液中lmin，在鈮酸鋰基片上形成波導結構的鈦條； 4)將步驟上述鈮酸鋰基片放入高溫擴散爐中進行第二次鈦擴散，擴散溫度為.980-1150°C，擴散時間為6-9h，在鈮酸鋰基片中形成單模條形波導結構。
3.根據權利要求1所述利用二次鈦擴散在鈮酸鋰基片中制備周期性波導光柵的方法，其特征在于:所述在鈮酸鋰基片中形成周期性波導光柵的第二種方式，制備方法如下: (一)首先通過光刻技術在鈮酸鋰基片上形成條形波導結構的鈦條，對鈮酸鋰基片進行第一次高溫鈦擴散，在鈮酸鋰基片中形成單模條形波導結構，步驟如下: I)將鈮酸鋰基片依次用酒精和丙酮清洗干凈并放在溫度為120°C的加熱板上進行烘烤，然后對鈮酸鋰基片進行勻膠，在鈮酸鋰基片表面附著一層光刻膠，光刻膠厚度為.2_3um ； . 2)利用條寬為4-8um的波導掩膜板對上述鈮酸鋰基片進行曝光，在顯影劑中對光刻膠進行顯影，然后將鈮酸鋰基片放置在加熱板上烘烤，溫度為120°C，時間lOmin，固化光刻膠，在鈮酸鋰基片表面的光刻膠形成條形結構的波導掩膜； . 3)在上述在步驟2)得到的鈮酸鋰基片表面制備一層厚度為40-80nm的鈦膜，然后將鈮酸鋰基片放入濃度大于99.5%的丙酮溶液中lmin，在鈮酸鋰基片上形成波導結構的鈦條； . 4)將上述鈮酸鋰基片放入高溫擴散爐中進行第一次鈦擴散，擴散溫度為980-1150°C，擴散時間為4-8h，在鈮酸鋰基片中形成單模條形波導結構； (二)通過光刻技術在鈮酸鋰基片上形成周期性光柵結構的鈦條，對鈮酸鋰基片進行第二次高溫鈦擴散，在鈮酸鋰基片中形成折射率周期性變化的光柵結構，步驟如下； . 1)用酒精和丙酮清洗(一)中步驟4)得到的鈮酸鋰基片，將鈮酸鋰基片放在溫度為.120°C的加熱板上進行烘烤，然后對鈮酸鋰基片進行勻膠，在鈮酸鋰基片表面附著一層光刻膠，光刻膠厚度為2-3um; . 2)利用柵格周期為180-210um或350-370nm的光柵掩膜板對上述均膠后的鈮酸鋰基片進行曝光，在顯影劑中對光刻膠進行顯影，然后將鈮酸鋰基片放置在加熱板上烘烤，溫度為.120°C，時間lOmin，固化光刻膠，在鈮酸鋰基片表面的光刻膠形成周期性結構的光柵掩膜； .3)在上述在步驟2)得到的鈮酸鋰基片表面制備一層厚度為60-90nm的鈦膜，然后將鈮酸鋰基片放入濃度大于99.5%的丙酮溶液中lmin，在鈮酸鋰基片上形成波導結構的鈦條； .4)將上述鈮酸鋰基片放入高溫擴散爐中進行第二次鈦擴散，擴散溫度為980-1150°C，擴散時間為6-9h，在鈮酸鋰基片中形成折射率周期性變化的光柵結構。
4.根據權利要求2、3所述利用二次鈦擴散在鈮酸鋰基片中制備周期性波導光柵的方法，其特征在于:所述在鈮酸鋰基片中形成的光柵結構的周期由光柵掩膜板的柵格周期決定，當使用的光柵掩膜板的柵格周期為長周期時，在鈮酸鋰基片中形成的光柵結構的周期為長周期；當使用的光柵掩膜板的柵格周期為短周期時，在鈮酸鋰基片中形成的光柵結構的周期為短周期。
5.根據權利要求2、3所述利用二次鈦擴散在鈮酸鋰基片中制備周期性波導光柵的方法，其特征在于:所述在鈮酸鋰基片中形成光柵結構的方法，在鈮酸鋰基片中形成光柵結構時，最大折射率變化量及折射率分布由鈦膜厚度、擴散時間和擴散溫度決定，當鈦膜厚度為40-80nm、擴散時間為4_8h、擴散溫度為980-1150 °C時，其最大折射率變化量為.0.0075-0.0012，折射率分布近似服從高斯分布。
【專利摘要】一種利用二次鈦擴散在鈮酸鋰基片中制備周期性波導光柵的方法，在鈮酸鋰中利用二次鈦擴散在鈮酸鋰基片中制備周期性波導光柵，所述二次鈦擴散包括兩種方式：第一種方式為第一次鈦擴散在鈮酸鋰基片中形成折射率周期性變化的光柵結構，第二次鈦擴散在鈮酸鋰基片中形成單模條形波導結構；第二種方式為第一次鈦擴散在鈮酸鋰基片中形成單模條形波導結構，第二次鈦擴散在鈮酸鋰基片中形成折射率周期性變化的光柵結構，經第一次和第二次鈦擴散后在鈮酸鋰基片中形成周期性波導光柵。本發明的優點是：該制備方法簡單、易于操作，制備的光柵精密度高，光柵周期可根據需要做相應調整，且成本較低，有利于推廣應用。
【IPC分類】G02B6-124, G02B6-13, G03F7-00
【公開號】CN104808289
【申請號】CN201510183841
【發明人】張愛玲, 閆廣拓
【申請人】天津理工大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月17日