退火質子交換法制備光纖陀螺芯片的理論與實驗研究.pdf

1、光纖陀螺以其體積小、結構簡單、靈敏度高、啟動速度快等優(yōu)點，受到各國科技界和軍界的普遍重視。而光纖陀螺集成光學芯片(Y分支波導相位調制器)則是光纖陀螺的關鍵部件，對其制備工藝進行研究、提高其性能對于國防建設具有重要的現(xiàn)實意義。 本課題的主要工作目的是對質子交換和退火過程的機理以及退火質子交換光波導的特性進行研究，重點探索了利用退火質子交換法制備光纖陀螺芯片的工藝方法。 本文首先簡單分析了Y分支波導在光纖陀螺系統(tǒng)中的重要性，

2、以及典型結構的Y分支波導的設計思想，并對條波導模式傳輸?shù)姆治龇椒ê驼{制電極的設計進行了詳細論述。研究了不同切割方向的鈮酸鋰晶體，對電光調制效果產生的影響，以及調制電極結構參數(shù)對半波電壓和調制帶寬的影響。詳細闡述了退火質子交換過程的機理和鈮酸鋰晶體電光系數(shù)恢復的問題。利用Arrhenius定律推導出退火質子交換波導的深度變化與退火質子交換工藝過程的各項工藝參數(shù)的關系。在本文中對傳統(tǒng)的鈦擴散工藝原理和過程也進行了簡要說明，重點討論了退火質子

3、交換法制備光波導的工藝方法，并將其與鈦擴散法進行了比較，論述了采用退火質子交換工藝制備光纖陀螺集成光學芯片的優(yōu)越性。本文中創(chuàng)造性地提出了顯影與腐蝕同步進行的鋁膜腐蝕方法。 在理論分析的基礎上，本文提出了適當?shù)耐嘶鹳|子交換法制備光纖陀螺芯片(Y分支波導)的工藝方法以及改進方案，設計了多種實用的實驗工具。進行了大量的制作退火質子交換波導的實驗，優(yōu)化并確定了磁控濺射、勻膠、光刻、曝光、顯影、腐蝕、交換和退火等一系列過程的工藝參數(shù)，并且