專利名稱：摻釹磷酸鹽陣列式光波導(dǎo)放大器中的Ag⁺濃度的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
摻釹磷酸鹽陣列式光波導(dǎo)放大器中的Ag+濃度，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及光波導(dǎo)技術(shù)。
背景技術(shù)：
由于近年來通信系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的眾多科研機(jī)構(gòu)對(duì)處于通信窗口的1310mn和
1550nm波段的光放大器進(jìn)行了大量的研究。尤其是在1550nm波段已經(jīng)有了商用化的摻鉺光
波導(dǎo)放大器和摻鉺光纖放大器。而在1054nm波長(zhǎng)附近，由于應(yīng)用領(lǐng)域較窄和波長(zhǎng)的特殊性，
人們對(duì)其的研究相對(duì)較少。然而，近年來隨著自由空間光通信和激光核聚變的發(fā)展，工作于 1054nm波長(zhǎng)附近的光放大器受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。由于潛在的軍事應(yīng)用，近年來高功率、
高能量激光器件和光信號(hào)放大器件受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?。陣列式光波?dǎo)放大器能同時(shí)放
大多路光信號(hào)，而且具有小型化、集成化等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來研究的熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)光波導(dǎo)放
大器相比，陣列式光波導(dǎo)放大器除了具有低損耗、低噪聲、波長(zhǎng)穩(wěn)定、可單模運(yùn)轉(zhuǎn)、體積小參
易集成等優(yōu)點(diǎn)，還具有同時(shí)對(duì)多路光信號(hào)進(jìn)行放大，且相互之間沒有影響，非常適合于有限空間內(nèi)的靈活應(yīng)用，能夠非常容易的與許多光器件集成在一起，如隔離器、相位陣列波導(dǎo)、分插復(fù)用器、調(diào)制器、光開關(guān)、光交叉連接器等，為集成光路引進(jìn)多種性能卓越的元器件。雖然陣列光波導(dǎo)放大器小的體積和同時(shí)對(duì)多路光信號(hào)進(jìn)行放大符合光集成的發(fā)展方向，
但是它的Ag+濃度在一定程度上pi制了其結(jié)構(gòu)的的制作。這個(gè)問題在單個(gè)光波導(dǎo)中不是很明
顯，由于陣列光波導(dǎo)在結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，所以Ag+濃度在陣列式光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的制作中顯得尤為突出。因此陣列式光波導(dǎo)中Ag+濃度的選擇和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)凾需提高。

發(fā)明內(nèi)容
制作摻釹磷酸鹽陣列式光波導(dǎo)時(shí)八8+ ， K+的濃度
(1) 陣列式光波導(dǎo)組成部分
如附圖1所示，陣列式光波導(dǎo)的整體結(jié)構(gòu)主要由四段波導(dǎo)9，四段輸入光纖4和四段輸出光纖6構(gòu)成。輸入光纖，輸出光纖和波導(dǎo)之間分別由硅V型槽3和硅V型槽5進(jìn)行對(duì)接耦合。為了提高泵浦功率和泵浦效率，采用陣列式激光二極管bar條進(jìn)行側(cè)面泵浦。
(2) 融鹽組分和離子濃度
如附圖2所示，制作摻釹磷酸鹽陣列式光波導(dǎo)放大器的融鹽為KN03和AgN03的混合溶液，其中Ag— ， K+的摩爾比為4: 100，在交換溫度為350'C，交換時(shí)間為3小時(shí)可制作出符合條件的陣列式光波導(dǎo)。(3)融鹽的配備
首先確定AgN03和KN03的摩爾比，然后計(jì)算出它們的質(zhì)量比。根據(jù)質(zhì)量比和總的融鹽量算出離子交換需要的AgNOs和KN03的質(zhì)量。用精確天平按計(jì)算好的質(zhì)量稱好AgN03和KN03。將稱好的融鹽依次放入清洗干凈的自制的石英坩堝(如附圖3)內(nèi)，并用潔凈的玻璃棒充分?jǐn)嚢枋怪鶆蚧旌?，最后用培養(yǎng)皿蓋好石英坩堝。


圖1陣列式光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)圖，其中，1為摻釹磷酸鹽玻璃光波導(dǎo)放大器，2為磷酸鹽玻璃稱底，3為硅V型槽，4為輸入光纖，5為硅V型槽，6為輸出光纖，7為輸入信號(hào)光，8為輸出信號(hào)光，9為波導(dǎo)，IO為截面泵浦。
圖2 Ag+和K+混合融鹽與摻釹磷酸鹽玻璃材料的的離子交換，其中，1為AgN03和KN03的混合溶鹽中的Ag+， 2為AgN03和KN03的混合溶鹽中的K+， 3為磷酸鹽基片中的K+， 4為磷酸鹽基片中的Li+， 5為磷酸鹽基片中的Na+， 6為磷酸鹽基片，7為磷酸鹽中的折射率變化，8為AgN03和KN03的混合溶鹽，9為石英干鍋。
圖3自制圓底石英干鍋設(shè)計(jì)圖，其中，l為自制石英干鍋俯視圖，2為自制石英干鍋側(cè)視圖，3為俯視圓形內(nèi)經(jīng)76mm， 4為俯視圓形外徑80mm， 5為側(cè)看直線長(zhǎng)20mm， 6為側(cè)看圓弧圓點(diǎn)到外壁長(zhǎng)40mm， 7為側(cè)看圓弧圓點(diǎn)到內(nèi)壁長(zhǎng)38mm。
圖4融鹽配置流程圖。
圖5輔助熱離子交換裝置示意圖。
權(quán)利要求
1、摻釹磷酸鹽玻璃陣列式光波導(dǎo)，包括摻釹磷酸鹽玻璃基質(zhì)(2)和掩埋于摻釹磷酸鹽玻璃基質(zhì)(2)中的至少四條以上的光波導(dǎo)，所述光波導(dǎo)是主要利用電場(chǎng)輔助熱離子交換技術(shù)在摻釹磷酸鹽玻璃基質(zhì)(2)中形成的折射率高于摻釹磷酸鹽玻璃基質(zhì)(2)的通道，其特征在于，所述光波導(dǎo)由四段直波導(dǎo)(9)組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的摻釹磷酸鹽玻璃陣列式光波導(dǎo)，其特征在于，所述光波導(dǎo)也可做成四個(gè)端口的直波導(dǎo)，具有四段直波導(dǎo)(9)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2所述的摻釹磷酸鹽玻璃陣列式光波導(dǎo)，其特征在于，所述光波導(dǎo)的波導(dǎo)孔徑略大于單模光纖芯經(jīng)，約為10um左右。
4、 摻釹磷酸鹽玻璃陣列式光波導(dǎo)的熔鹽配比，由AgN03 (1)和KN03 (2)的混合溶液組成，其特征在于，所述AgN03和KN03的混合溶液為本發(fā)明所述的熔鹽配比。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的摻釹磷酸鹽玻璃陣列式光波導(dǎo)的烙鹽配比，其特征在于，所述的熔鹽配比為符合理論與實(shí)驗(yàn)的配比比例。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的摻釹磷酸鹽玻璃陣列式光波導(dǎo)的熔鹽配比，其特征在于，可在交換溫度為350'C，交換時(shí)間為3小時(shí)時(shí)，獲得所需條件的陣列式光波導(dǎo)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的摻釹磷酸鹽玻璃陣列式光波導(dǎo)的熔鹽配比，其特征在于，按照此熔鹽配比方案，獲得的陣列式光波導(dǎo)可以按要求同時(shí)放大多路光信號(hào)。
全文摘要
摻釹磷酸鹽陣列式光波導(dǎo)放大器中的Ag⁺濃度，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及光波導(dǎo)技術(shù)。其光波導(dǎo)由摻釹磷酸鹽玻璃基質(zhì)利用電場(chǎng)輔助熱離子交換技術(shù)形成的構(gòu)成的陣列式光波導(dǎo)。利用KNO₃稀釋AgNO₃很好地解決了傳統(tǒng)方法中存在的Cs⁺Na⁺，Li⁺Na⁺，K⁺Na⁺，Ag⁺Na⁺等多種離子相互交換的問題；同時(shí)也避免了使用純AgNO₃進(jìn)行交換時(shí)，Ag⁺易于形成金屬顆粒，從而引入吸收損耗且難于控制波導(dǎo)折射率的問題。用改變AgNO₃濃度的辦法，來改變波導(dǎo)表面Ag⁺濃度，再結(jié)合交換時(shí)間的控制來改變波導(dǎo)折射率的變化(Δn)，從而得到符合要求的陣列式光波導(dǎo)。本發(fā)明為制作摻釹磷酸鹽陣列式光波導(dǎo)放大器提供了很好的Ag⁺濃度配置方案。
文檔編號(hào)G02F1/35GK101561530SQ200910059419
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者劉永智, 張曉霞, 張金令, 王祥斌 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)