《一种平面波导叠加型光栅的制作方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种平面波导叠加型光栅的制作方法.pdf（9页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN102004282A43申请公布日20110406CN102004282ACN102004282A21申请号201010518977422申请日20101026G02B6/136200601G02B6/1320060171申请人上海理工大学地址200093上海市杨浦区军工路516号72发明人贾宏志姜道平鹿焕才蔡清东王晓庆74专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人吴宝根54发明名称一种平面波导叠加型光栅的制作方法57摘要本发明涉及一种平面波导叠加型光栅的制作方法，利用光敏性材料制作高折射率平面波导叠加型光栅，通过溶胶凝胶法制作高掺杂锡平面波导用以解决多组光栅之间折。
2、射率差太小的问题；通过相位掩膜技术在平面波导中写入叠加光栅，改善反射光波长单一情况。此制作方法在不改变WDM器件模块化的基础上，反射光波长间隔减小、各信道之间无串扰，提高解波分复用的性能，可以广泛应用于光通讯和航空航天领域，为实现通讯网络的高速度大容量的需求打下了坚实的基础。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页CN102004295A1/1页21一种平面波导叠加型光栅的制作方法，其特征在于，包括具体步骤如下1）溶胶凝胶法制备高掺SN二氧化硅平面波导首先分别制备出二氧化硅和二氧化锡溶胶，然后把二氧化硅溶胶和二氧化锡溶胶按照比例混合，再将其。
3、搅拌，并在恒温下回流，之后老化24小时，得到均匀透明的二氧化硅二氧化锡溶胶，之后再通过微孔过滤，得到可以制膜的溶胶，最后采用提拉法或旋涂法将溶胶涂敷于石英玻璃基底上，得到波导器件；2）对平面波导写入光栅紫外光通过相位掩模板，并照在下方的平面波导器件上，受光照的区域折射率形成永久性变化，没受光照的区域形成折射率周期性调制；3）写入叠加光栅使用多次曝光的方法写入，每次曝光使用相同规格的掩模板，但在每次曝光时都要改变曝光角度，使得反射光谱彼此分开，曝光的次数等同于光栅的组数。权利要求书CN102004282ACN102004295A1/4页3一种平面波导叠加型光栅的制作方法技术领域0001本发明涉及。
4、一种光通讯领域，特别涉及一种基于掺锡二氧化硅玻璃的平面波导叠加型光栅的制作方法。背景技术0002随着互联网的普及,人们对通信容量和通信速率需求不断提高,而波分复用（WDM技术作为目前解决通信网络容量危机的最佳方案，受到了人们的日益关注。WDM技术的原理不同波长的光讯号得以共存于单一光纤上，当不同的波长聚合时，个别的讯号便结合起来或是多任务化，而到了接收端时，讯号则需被分离开来或进行解多任务，如图1所示。WDM技术的发展与器件产业的发展密切相关,各种WDM器件的出现及其快速发展推动了WDM技术的发展。0003利用光敏性材料制作高折射率平面波导叠加型光栅作为一种新型的WDM器件，极大地提高了解波分。
5、复用的性能。如图4所示平面波导光栅结构示意图，下面通过耦合模理论解说平面波导的基本性能由于平面波导光栅的耦合属于逆向耦合的范畴，且为入射光波的复振幅,为反射光波的复振幅,为耦合系数，和分别为入射光波和反射光波的传播常量,为光栅间距,称为相位失配因子，所以推导其耦合模方程为12其中耦合系数对TE波和TM波的不同表达形式为（3）从表达形式上看，耦合系数同入射角有关，根据耦合模理论且为逆向耦合，其反射率可表示为说明书CN102004282ACN102004295A2/4页4（4）（取边界条件为,）对于小角度入射的情况，虽然会导致反射率降低，却实现反射带宽的降低和各信道无串扰，如图3所示，实现解波分复。
6、用的目的。0004人们为了形成平面波导，通常采用喷涂法，离子溅射法，气相沉积法，溶胶凝胶（SOLGEL）法，真空蒸度法，而采用SOLGEL技术制备的平面波导，既具有低温操作的优点，又可严格控制掺杂的比例，而且还克服了其他方法在制备较大面积平面波导时的困难。如图2所示，当利用相位掩膜法在平面波导中写入一组光栅时，发现这种装置只能反射单一波长起不到解波分复用的作用，倘若采用叠加型光栅，会因为两组光栅之间的折射率差太小而在反射光谱中出现各信道之间产生串扰的情况。发明内容0005本发明是针对现在技术的缺点问题，提出了一种平面波导叠加型光栅的制作方法，利用光敏性材料制作高折射率平面波导叠加型光栅，通过溶。
7、胶凝胶法制作高掺杂锡平面波导用以解决多组光栅之间折射率差太小的问题；通过相位掩膜技术在平面波导中写入叠加光栅，改善反射光波长单一情况。0006本发明的技术方案为一种平面波导叠加型光栅的制作方法，包括具体步骤如下1）溶胶凝胶法制备高掺SN二氧化硅平面波导首先分别制备出二氧化硅和二氧化锡溶胶，然后把二氧化硅溶胶和二氧化锡溶胶按照比例混合，再将其搅拌，并在恒温下回流，之后老化24小时，得到均匀透明的二氧化硅二氧化锡溶胶，之后再通过微孔过滤，得到可以制膜的溶胶，最后采用提拉法或旋涂法将溶胶涂敷于石英玻璃基底上，得到波导器件；2）对平面波导写入光栅紫外光通过相位掩模板，并照在下方的平面波导器件上，受光照。
8、的区域折射率形成永久性变化，没受光照的区域形成折射率周期性调制；3）写入叠加光栅使用多次曝光的方法写入，每次曝光使用相同规格的掩模板，但在每次曝光时都要改变曝光角度，使得反射光谱彼此分开，曝光的次数等同于光栅的组数。0007本发明的有益效果在于本发明一种平面波导叠加型光栅的制作方法，在不改变WDM器件模块化的基础上，反射光波长间隔减小、各信道之间无串扰，提高解波分复用的性能，可以广泛应用于光通讯和航空航天领域，为实现通讯网络的高速度大容量的需求打下了坚实的基础。附图说明0008图1为波分复用示意图；图2为相位掩模法刻光栅图；图3为叠加型光栅的反射谱图；图4为平面波导光栅结构示意图；说明书CN1。
9、02004282ACN102004295A3/4页5图5为两组叠加光栅的反射光示意图；图6为多组叠加光栅的反射光示意图。具体实施方式0009由于平面波导由感光材料制成，所以用相位掩膜法在平面波导中写入光栅后，受光照的区域折射率形成永久性变化，与没受光照的区域形成折射率周期性调制。由于周期的折射率扰动只会对很窄的一小段光谱产生影响，因此，如果一束光波在光栅中传输时，入射光能将在相应的频率上被反射回来，其余的透射光谱则不受影响，这样，光栅就起到了光波选择反射镜的作用。0010反射中心波长由确定,其中是波导的有效折射率。调整光栅周期可通过改变掩模板实现。0011当不变时有每个都与唯一的相对应。001。
10、2由反射中心波长公式可知每组光栅的间隔不等，短波长对应小间隔反之亦然。倘若一束光中只有两种波长的光和，入射到一个被写入特定的两组光栅的平面波导中，光栅常数分别为和。当经过对应于光栅间隔为的A组光栅周期的折射率扰动被同频率地反射回来，经过光栅间隔为的B组光栅周期的折射率扰动也被同频率地反射回来，由于A组和B组光栅有一个夹角，所以经过周期折射率的调制波长为反射角略大于波长为的反射角，将各自对应的光波反射到不同方向，如图5所示两组叠加光栅的反射光示意图。0013将此理论推广到多光束入射入射光包含若干条光束且波长长度递减，说明书CN102004282ACN102004295A4/4页6叠加光栅间隔且光。
11、栅间隔递减。当被耦合到每组光栅常量分别为的平面波导叠加型光栅中时，经过周期光栅的折射率调制后，其反射光谱按照波长由下到上呈递减排列且彼此间距较大，这就完全实现了解波分复用，如图6所示多组叠加光栅的反射光示意图。0014平面波导叠加型光栅的制作分三个步骤1、溶胶凝胶法制备高掺SN二氧化硅平面波导首先分别制备出二氧化硅和二氧化锡溶胶，然后把二氧化硅溶胶和二氧化锡溶胶按照所需比例混合，再将其搅拌，并在恒温下回流，之后老化24小时，得到均匀透明的二氧化硅二氧化锡溶胶，之后再通过微孔过滤，得到可以制膜的溶胶。最后采用提拉法或旋涂法将溶胶涂敷于石英玻璃基底上，得到波导器件。00152、对平面波导写入光栅紫。
12、外光通过相位掩模板，并照在下方的平面波导上，由于该平面波导是由感光材料制作而成，所以受到光照的地方折射率就会发生永久性的改变，而没照到的地方折射率不会变化，这样在规定的区域内就会表现出折射率呈周期性变化的情况（如图2所示）。00163、写入叠加光栅使用多次曝光的方法写入，每次曝光使用相同规格的掩模板，但在每次曝光时都要改变曝光角度，使得反射光谱彼此分开，曝光的次数等同于光栅的组数。0017入射光被耦合到平面波导中，如图6所示多组叠加光栅的反射光示意图，经过叠加光栅的周期性调制，符合要求的波长以不同的反射角被反射回来，最终完成解波分复用器的功能。说明书CN102004282ACN102004295A1/3页7图1图2说明书附图CN102004282ACN102004295A2/3页8图3图4说明书附图CN102004282ACN102004295A3/3页9图5图6说明书附图CN102004282A。