Разработка технологии изготовления и исследование многофункциональных интегрально-оптических элементов (МИОЭ) :

• Автор: Падерин, Евгений Михайлович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Содержание

Общая характеристика работы

Введение

Список сокращений

Глава 1 Изготовление и свойства протонообменных световодов

1.1. Базовые материалы интегральной оптики

1.2. Оптические свойства сегнетоэлектрических

кристаллов ЛИЬОз

1.3. Электрооптические свойства

1.4. Фоторефрактивный эффект

1.5. Основные физические свойства сегнетоэлектрических

кристаллов ЬИЬОз
1.5.1. Рост монокристаллов ЫЫЬОз
1.5.2. Дефектная структура ЫЫЬОз
1.5.3. Сегнстоэлектрические свойства
1.5.4. Кристаллическая структура
1.6. Методы формирования волноводов в кристаллах ниобата лития
1.6.1. Аутдиффузные волноводы
1.6.2. Титандиффузионные волноводы
Выводы к главе 1
Глава 2 Методы формирования и исследования параметров и свойств протонообменных световодных структур
2.1.1. Протонообменные световоды в кристаллах ниобата лития
2.2. Методы исследования параметров и свойств протонообменных волноводов в кристаллах ниобата лития
2.2.1. Волноводнооптический метод метод модовой спектроскопии
2.2.1.1. Восстановление профилей показателя преломления в волноводных поверхностных слоях
2.2.1.1.1. Кусочнолинейная аппроксимация профиля показателя преломления
2.2.1.1.2. Аппроксимация обобщенной функции Гаусса
2.2.2. Метод измерения спектров ИКпоглощения, УФ и видимого диапазона
2.2.3. Двукристальная рентгеновская дифрактометрия
2.2.4. Методы измерения основных параметров интегральнооптического фазового модулятора, изготовленного по технологии протонного обмена. Выводы к главе 2
Глава 3. Влияние покрытия диоксида кремния на свойства отожженных протонообменных световодов.
3.1. Фазовые процессы в протонообменном слое
3.2. Подготовка образцов и их характеристики
3.3. Экспериментальные результаты
3.4. Механизм процесса
Выводы к главе 3
Глава 4. Разработка технологии изготовления элсктрооптических модуляторов на кристаллах ниобата лития методом протонного обмена
4.1. Технологический маршрут изготовления интегральнооптических модуляторов
4.1.1 Входной контроль исходных пластин ниобата лития
4.1.2. Шлифовка
4.1.3. Химическая обработка после шлифовки
4.1.4. Полировка пластин
4.1.5. Разработка топологии интегральнооптических фазовых модуляторов
и многофункциональных интегральнооптических элементов
4.1.6. Нанесение топологии ИОФМ
4.1.6.1. Нанесение электродов
4.1.7. Полировка торцев модуляторов
4.2. Изготовление волоконнооптических соединителей
4.2.1. Изготовление заготовки
4.2.2. Ориентация и вклейка волокна
4.2.3. Полировка волоконнооптических соединителей
4.3. Стыковка
4.3.1. Выбор оборудования и организация рабочего места
4.4. Технология изготовления волноводов
4.5. Температурные испытания элсктрооптических модуляторов.
Полученные результаты.
Выводы к главе 4.
Глава 5 Применение электрооптических модуляторов
5.1. Одноосные волоконнооптические гироскопы
5.1.1 Конфигурация
5.1.2. Оптический блок одноосных ВОГ
5.1.3. Параметры одноосных ВОГ
5.2. Трехосный ВОГ с последовательной работой каналов
5.2.1. Конфигурация
5.2.2. Трехосный ВОГ с последовательной работой каналов
5.3. Разработка интегральнооптических элементов на основе ОПО волноводов в кристаллах ниобата лития
5.3.1. Электрооптический переключатель
5.3.2. Электрооптический модулятор МахаЦандера
Выводы к главе 5
Литература


Элементы интегральной оптики, позволяющие управлять фазой и интенсивностью оптического сигнала с помощью приложенного электрического поля, являются важнейшими компонентами многих изделий волоконной оптики. Волоконнооптическая гироскопия, сверхскоростные оптические переключатели, датчики электрического иол я и электрического тока далеко не полный перечень применений компонентов интегральной оптики. Применение интегральнооптических фазовых модуляторов, изготовленных методом протонного обмена на пластинах ниобата лития, позволяет перейти на выпуск волоконнооптических гироскопов с точностью в сотые и даже тысячные доли градусов в час. Такие точности ранее в гироскопии достигались только на отдельных видах механических и кольцевых лазерных гироскопов при специальных, жестко выдерживаемых условия, далеких от реального широкого применения. Сегнстоэлектрические кристаллы ниобата лития, ГлЫЬОз, являются в настоящее время одними наиболее широко применяемых в опто и акустоэлектронике материалами. Одним из основных методов формирования оптических волноводов в этих кристаллах является протонный обмен ПО 3. Данный метод имеет ряд преимуществ над другими, такими как аутдиффузия и диффузия металлов в частности титана. Основным преимуществом метода является низкая температура процесса. При данной температуры в кристалле не происходят побочные реакции, такие как аутдиффузия лития и фазовые переходы, что позволяет легко контролировать технологический процесс и воспроизводить ранее полученные результаты с высокой точностью . Несмотря на то, что технология протонного обмена достаточно проста, получаемые волноводы характеризуются сложным структурным многообразием. Так, в работах было показано, что в зависимости от условий протонного обмена и послеобменного отжига до семи различных кристаллографических фаз НхЫ1. ПЬОз могут формироваться в НЫЫЬОз волноводах. Р2 Р и а Нх1Л. ЫЬ0з фазы могут быть получены либо непосредственным протонным обменом в соответствующих расплавах или отжигом ранее полученной Нх1л. МЬОз фазы с более высокой концентрацией протонов. В отличие от этих фаз, К1, к2 Нх1л1. МЬ фазы не могут быть получены прямым протонным обменом, а формируются только путем постобменного отжига фаз. Наибольшее распространение получили афазные волноводы, которые обладают наименьшими оптическими потерями и высокими электрооптическими свойствами. Однако, при формировании афазных волноводов традиционным методом протонного обмена с последующим отжигом ОПО метод в слое первичного протонного замещения изза протекающих в процессе отжига многочисленных фазовых переходов и процессов испарения протонов из поверхностного слоя, формируются различные дефекты, вызывающие дополнительное светорассеяние. В этой связи, актуальным является изучение механизмов постобменного отжига и разработка методов влияния на процессы, происходящие при отжиге иротонированных областей канальных волноводов. Кинетика процесса постобменного отжига, процессы переноса протонов на поверхности ниобата лития и связанные с этим процессы формирования центров светорассеяния, могут быть радикальным образом изменены нанесением на поверхность волноводов пленки 8Ю2 , что в свою очередь может существенно улучшить оптические параметры формируемых волноводов. В настоящей работе исследовано влияние покрытия волноводной области диэлектрической пленкой при постобменном отжиге на параметры АРЕ волноводов в пластинах ниобата лития. Производство электрооитических модуляторов на монокристаллах ниобата лития состоит из нескольких последовательных технологических процессов, каждый из которых непосредственным образом влияет на качество и параметры помимо технологии непосредственно протонного обмена, необходимо разработать полный производственный цикл, начиная от проверки качества исходного материала, до герметизации и проверки параметров готового изделия. В настоящей работе проведена разработка технологического цикла, включающего в себя все технологические процессы по производству электрооптичсских модуляторов на кристаллах ниобата лития методом протонного обмена.