周期极化掺镁铌酸锂全光开关及其制备工艺 【技术领域】
本发明涉及光开关的发明，特别是一种新颖的周期极化掺镁铌酸锂全光开关的设计，属于光通信器件领域。技术背景
光纤密集型多波分复用(DWDM)可以提高光纤传输容量，包含多个节点的复杂高速光传输网络需要有效的全光开关直接切换与关断光信息，防止波长阻塞，使波长可以重复利用，提高网络管理的灵活性。现用于光信息处理技术中的光开关大致有两大类：机械式和光学式。其中机械式光开关发展较早，此类开关响应速度低，一般需要毫秒，它虽能满足测试工作要求，但不能满足音频、视频传输系统的要求，更谈不上满足高速光纤通信的需要了。而光学式光开关最近几年发展十分迅速，目前研究主要集中在利用晶体的场致双折射效应研制的集成光波导式光开关，铁电晶体畴反转结构中级联非线性效应光开关，Mach-Zender干涉仪式光开关，热光光开关等。发明内容
本发明的目的是提供一种新颖的周期极化掺镁铌酸锂全光开关设计的技术方案。技术方案
使用高掺镁的铌酸锂晶体材料，沿晶体的3个晶向X、Y、Z切片，得到～20×25×1.0mm的晶片，对晶片进行抛磨加工、制作扇形变周期极化和周期反转光栅结构，进行质子交换退火工艺处理，得到退火质子交换光波导结构的全光开关。
对晶片进行加工，需要设计光刻掩模板，光刻掩模板的设计首先是对和频与差频级联二阶非线性效应地耦合模方程进行求解，同时将控制光、信号光、转换光波的波长与折射率代入到准相位匹配式中，在满足准相位匹配条件下，得出极化结构光栅的周期和沿通光方向的总光栅长度。根据所得到的值设计周期极化光栅结构光刻掩模板。
本发明的有益效果是：具有快速全光透明、速度快、噪声低、所需控制光功率小，且可实现THz调制等特点的光开关。同时克服了本征铌酸锂晶体抗光折变性能低且由于极化电场高所用晶片薄不易加工等缺点，进一步提高了输出交换效率，使其在全光通信网中具有更佳的性能和应用前景。附图说明
附图：周期极化掺镁铌酸锂全光开关示意图
图中1、信号光波2、控制光波3、转换光波4、周期极化掺镁铌酸锂结构5、退
火质子交换光波导具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作具体的说明：如附图所示，是周期极化掺镁铌酸锂全光开关，它是使用高掺镁的铌酸锂晶体沿着晶体的3个方向X、Y、Z切割到底的，尺寸为～20×25×1.0mm，掺镁的浓度为＞5mol％。对晶体进行抛磨加工、制作扇形变周期极化和周期反转光栅结构，进行质子交换退火工艺处理，得到退火质子交换光波导的全光开关，其具体的制备工艺步骤如下：
(1)对晶片±Z面进行光学抛磨
(2)在晶片+Z表面进行光刻
(3)刻蚀出按所设计掩模板结构的金属Al电极，然后在电极上均匀涂抹一层高绝缘抗
蚀胶
(4)在室温下，将晶片的±Z面与NaCl液体电极相连，接到脉冲电源上，对其进行极
化，将极化后的样品进行去膜和清洗
(5)在晶片+Z面极化反转光栅区域沿着通光方向刻蚀上氧化硅栅条，将其放入到盛有
苯甲酸的石英玻璃器皿中，将器皿放入到恒温炉中在一定温度下进行质子交换，
交换一定时间后快速将其放入到退火炉中进行退火，然后腐蚀掉氧化硅，得到退
火质子交换光波导。
(6)对通光端面进行光学抛磨加工，得到周期极化掺镁铌酸锂全光开关。