[发明专利]光波导脉冲耦合器及其制造方法

权利要求书

1.一种光波导脉冲耦合器，其特征在于，包括光波导脉冲耦合器核心光路（1）、一个非对称光纤功分器（2）和一根单模光纤（3），非对称光纤功分器（2）由632.8nm波长单模光纤构成，632.8nm波长的输入光波经非对称光纤功分器（2）后，按输入光波的设定光功率比例分为两支非等分相干光波，非对称光纤功分器（2）的两根输出光纤的光轴与光波导脉冲耦合器核心光路（1）的两根输入光波导的光轴两两对准后，用紫外固化粘结剂对接固定，光波导脉冲耦合器核心光路（1）的输出光波导的光轴与单模光纤（3）光轴对准对接后，用紫外固化粘结剂对接固定，单模光纤（3）的输出端为光波导脉冲耦合器的输出端。

2.根据权利要求1所述光波导脉冲耦合器，其特征在于，所述光波导脉冲耦合器核心光路（1）由一个倒置的Y分支波导（4）以及在倒置的Y分支波导（4）的两分支位置上对称制备的两支复合波导（5）构成，所述倒置的Y分支波导（4）制备在一块玻璃基板的上表层，所述Y分支波导（4）由两支长度为5mm的输入直波导（4-1）、两支截止直波导（4-2）、两支传递直波导（4-3）、两支弯曲波导（4-4）、一个楔形过渡波导（4-5）和一支输出直波导（4-6）按Y字形依次对称贯通构成，所述玻璃基板可以是B270玻璃，也可以是BK7或K9光学玻璃。

3.根据权利要求2所述光波导脉冲耦合器，其特征在于，所述倒置的Y分支波导（4）用常规二次离子交换技术制备在B270玻璃基板上表层，所述两支输入直波导（4-1）、两支截止直波导（4-2）、两支传递直波导（4-3）、两支弯曲波导（4-4）和一支输出直波导（4-6）的宽度均为5μm，所述两支输入直波导（4-1）的轴线间距是127μm，所述楔形过渡波导（4-5）与所述两支弯曲波导（4-4）连接的宽端的宽度是10μm，所述楔形过渡波导（4-5）与所述输出直波导（4-6）连接的窄端的宽度是5μm，所述两支截止直波导（4-2）的长度L₃=3mm，所述两支截止直波导（4-2）对632.8nm波长截止，所述两支输入直波导（4-1）、两支传递直波导（4-3）、两支弯曲波导（4-4）和一支输出直波导（4-6）均对632.8nm波长构成单模波导。

4.根据权利要求2所述光波导脉冲耦合器，其特征在于，所述所述两支复合波导（5）由所述两支截止直波导（4-2）和对称制备在两支截止直波导（4-2）上的开窗的金属Al膜（5-1）以及制备在所述开窗的金属Al膜（5-1）上的As₂S₈薄膜（5-2）构成，所述开窗的金属Al膜（5-1）沿波导轴方向的长度是4.5mm、厚度是1.9μm、宽度与B270玻璃基板的宽度相同，所述开窗的金属Al膜（5-1）的两个开窗位置在所述两支截止直波导（4-2）的正上方、在开窗位置露出所述截止直波导（4-2）的上表面，所述开窗的金属Al膜（5-1）的两个开窗的宽度均为5μm、两个开窗长度均为4.5mm，所述制备在开窗的金属Al膜（5-1）上的As₂S₈薄膜（5-2）的厚度是1.7μm、沿波导轴方向的长度是4.16 mm，所述As₂S₈薄膜（5-2）在所述金属Al膜（5-1）的两个开窗区域与所述两支截止直波导（4-2）的上表面直接接触。

5.根据权利要求2～4中任意一项所述的光波导脉冲耦合器，其特征在于，所述光波导脉冲耦合器核心光路（1）的制造步骤为：

1）在洁净干燥的B270玻璃基板上，采用常规真空镀膜技术制备厚度为1.9μm的金属Al膜；

2）采用常规光刻技术在所述金属Al膜上开窗，开窗图形除了涉及所述两支截止直波导（4-2）的、长度为L₃=3mm的区域保持被金属Al膜遮蔽的状态以外，所述开窗图形的其余部分的几何尺寸与所述Y分支波导（4）中除去所述两支截止直波导（4-2）以外的图形的几何尺寸完全相同，开窗区域露出B270玻璃基板的上表面，完成上述开窗的金属Al膜作为后续步骤3）实施的第一次离子交换工艺的金属掩膜；

3）对上述步骤2）完成的样品做第一次离子交换，离子源是0.08％AgNO₃-99.92％NaNO₃混合熔融盐，离子交换温度是350℃，离子交换恒温时间是40min；

4）对上述步骤3）完成的样品，采用常规光刻套刻技术开窗打通涉及所述两支截止直波导（4-2）的、长度为L₃=3mm的区域，形成与所述Y分支波导（4）的图形的几何尺寸完全相同的金属Al膜开窗图形，该开窗的金属Al膜作为后续步骤5）实施的第二次离子交换工艺的金属掩膜；

5）对上述步骤4）完成的样品做第二次离子交换，离子源以及离子交换温度与所述第一次离子交换的相同，离子交换恒温时间是20min，至此在所述B270玻璃基板的上表层形成所述Y分支波导（4）；

6）对上述步骤5）完成的样品，采用常规光刻技术套刻去除输入和输出两侧的金属Al膜，保留对称覆盖在所述截止波导（4-2）上面的开窗的金属Al膜（5-1）；

7）在上述步骤6）完成的样品上表面，用带有锋利刀口的刀片遮蔽B270玻璃露出区域后，采用常规真空镀膜技术淀积一层厚度为1.7μm、沿波导轴方向的长度为4.16 mm的所述As₂S₈薄膜（5-2），构成所述光波导脉冲耦合器核心光路（1）。