[发明专利]一种连续式制作玻璃基离子交换掩埋光波导的方法

说明书

本发明公开了一种连续式制作玻璃基离子交换掩埋光波导的方法。放置隧道式高温炉，隧道式高温炉内设有传送带和坩埚，传送带上悬挂有石英花篮，石英花篮沿传送带运输，隧道式高温炉设置有正电极滑轨，正电极滑轨其中一端经导线连接到外部直流电源的正极，坩埚内设置负电极并和外部直流电源的负极连接，石英花篮内设置正电极并和正电极滑轨连接；传送带的驱动结构作用下，传送带将石英花篮从隧道式高温炉的进口端输送入隧道式高温炉，经高温离子迁移反应后输送至隧道式高温炉的出口端。本发明提高了光波导芯片的一致性，使芯片合格率控制更方便，减少了固定资产投资，提高了光波导芯片的生产效率，降低了单位芯片的能耗。

技术领域

本发明涉及光器件、集成光学领域，具体涉及一种连续制作玻璃基离子交换掩埋光波导的方法。

背景技术

1969年，S.E.Miller提出了集成光学的概念，其基本思想是在同一块衬底(或基片)的表面制作光波导，并以此为基础实现光源、耦合器、滤波器等各种器件的集成化制作。通过这种集成化，实现光学系统的小型化、轻量化、稳定化，提高器件性能。

采用离子交换法在玻璃基片上制作的集成光器件一直受到企业界和研究者们的重视。基于离子交换技术的玻璃基集成光波导器件具有一些优异的性质，包括：传输损耗低，易于掺杂高浓度的稀土离子，与光纤的光学特性匹配，耦合损耗小，环境稳定性好，易于集成，成本低廉等。1972年，第一篇关于离子交换制作光波导的论文发表，标志着玻璃基集成光学器件研究的起步。自那时起，各国研究机构投入大量的人力和财力进行玻璃基集成光器件的开发。截至目前，一些玻璃基片上的集成光学器件已经实现规模化生产与系列化，成功地用于光通信、光互连和光传感网络，并显示出巨大的竞争力。

离子交换形成的离子掺杂区位于玻璃基片表面，如图2所示；在玻璃基集成光波导器件制作过程中，将玻璃表面的离子掺杂区制成埋入玻璃表面的离子掺杂区(如图3所示)是关键步骤。现有方法所制作的离子交换光波导的光学特性取决于电场辅助离子迁移时间和箱式高温炉的温度。采用现有的电场辅助离子迁移方式，用于光波导芯片的批量化生产存在多方面的问题。

首先，一般的箱式高温炉的容量有限，考虑到箱式高温炉炉腔内部的温度的不均匀性，高温炉所能容纳的玻璃基片的数目受到影响，限制了生产效率，也提高了芯片的平均能耗。

第二，规模化生产，需要很多台箱式高温炉同时工作，高温炉之间的温度差异，以及操作人员操作速度，操作习惯之间的差异增大了玻璃基光波导光学参数的分布范围，使光波导芯片的性能优化更难。

因此，现有的基于箱式高温炉的电场辅助离子迁移技术不能适合大规模、批量化的玻璃基光波导芯片的生产。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种通过连续式的电场辅助离子迁移方式将玻璃基表面光波导制成玻璃基掩埋式光波导的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明放置隧道式高温炉，隧道式高温炉两端开设炉口分别作为进口端和出口端，且在隧道式高温炉的进口端和出口端之间布置水平的传送带；隧道式高温炉内进口端和出口端之间的底部放置坩埚，传送带上悬挂有石英花篮，石英花篮被传送带带动并沿传送带运输，传送带的传送轮连接驱动结构，传送带上方的隧道式高温炉设置有正电极滑轨，正电极滑轨其中一端经的导线连接到外部直流电源的正极，坩埚内设置负电极并和外部直流电源的负极连接，石英花篮内设置正电极并和正电极滑轨连接；传送带的驱动结构作用下，传送带将石英花篮从隧道式高温炉的进口端输送入隧道式高温炉，经高温离子迁移反应后输送至隧道式高温炉的出口端。