[發明專利]一種THz波段氧化釩光開關及其制作方法

無效

• 申請號: 201010276138.6
• 申請日: 2010-09-08
• 公開（公告）號: CN101950092A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 胡明;陳濤;梁繼然;呂志軍;后順保
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;H01P1/10;H01P11/00;C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及光通訊技術領域，特別涉及一種THz波段氧化釩光開關及其制作方法。

背景技術

近年來正在發展的全光網絡技術對新型光開關器件提出了更高的要求：開關速度快、插入損耗小、消光比大、壽命長、結構微型化易于集成、功耗低和價格低廉。目前廣范應用的光開關器件主要包括以下兩種：一種是機械式光開關，如微機械光開關，微機械光開關應用MEMS(Micro?Electro?Mechanical?Systems，微型電子機械系統)技術制作，具有插入損耗小、集成度高等優點，卻存在由于物理位移的運行方式導致開關速度慢等缺點；另一類為非機械式波導光開關，利用固體材料的物理效應(如電光、熱光、磁光和聲光效應)實現光路轉換，但非機械式波導光開關均具有插入損耗大的缺點。

發明內容

為了解決上述問題，提高光開關的開關速度、降低插入損耗，本發明提供了一種THz波段氧化釩光開關及其制作方法，

一種THz波段氧化釩光開關，所述氧化釩光開關由氧化釩薄膜構成，所述氧化釩薄膜裝載在太赫茲時域頻譜系統或調制解調器中。

一種THz波段氧化釩光開關的制作方法，所述方法包括以下步驟：

(1)利用反應磁控濺射方法在硅襯底材料上制備氧化釩薄膜；

(2)利用太赫茲時域頻譜系統產生THz波，當THz波傳輸時，激光激發所述氧化釩薄膜，使得THz波不能通過所述氧化釩薄膜，實現了所述氧化釩光開關的關閉；

(3)利用所述太赫茲時域頻譜系統產生THz波，當THz波傳輸時，撤掉激光，使得THz波通過氧化釩薄膜，實現了所述氧化釩光開關的開啟。

步驟(1)中所述利用反應磁控濺射方法在硅襯底材料上制備氧化釩薄膜，具體包括：

將硅片切割成1×2cm的襯底，制備硅襯底；

使用超聲波清洗機，將制備的所述硅襯底依次放置于丙酮、無水乙醇中進行清洗；

將清洗后的硅襯底置于超高真空對靶磁控濺射設備的真空室，抽真空至本體真空達到1～2×10^-4Pa；

在所述超高真空對靶磁控濺射設備的真空室內，采用質量純度為99.9％的金屬釩作為靶材，將質量純度為99.99％的氬氣和質量純度為99.99％的氧氣作為工作氣體，濺射工作氣壓為1～2.0Pa，氬氣流量48sccm，氧氣流量0.5～1.0sccm，濺射功率為200W，濺射時間為30～120min，制得氧化釩薄膜。

所述方法還包括：

通過控制所述氧化釩薄膜的厚度來控制所述氧化釩光開關的開關速度。

所述通過控制所述氧化釩薄膜的厚度來控制所述氧化釩光開關的開關速度，具體為：

所述氧化釩薄膜的厚度與所述氧化釩光開關的開關速度成反比。

所述本體真空為2×10^-4Pa，所述濺射工作氣壓為2.0Pa，所述氬氣流量為48sccm，所述氧氣流量為0.8sccm，所述濺射功率為200W，所述濺射時間為30min。

本發明提供的技術方案的有益效果是：

通過本發明提供的THz波段氧化釩光開關及其光開關的制作方法，實現了開關速度快、插入損耗低、消光比高等。

附圖說明

圖1為本發明提供的THz波段氧化釩光開關的制作方法的流程圖；

圖2為本發明提供的THz時域頻譜系統的結構圖；

圖3為本發明提供的THz波段氧化釩光開關的測試結果示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

為了解決上述問題，提高光開關的開關速度、降低插入損耗，本發明實施例提供了一種THz波段氧化釩光開關及其制作方法，參見圖1，詳見下文描述：

氧化釩是一種典型的過渡金屬氧化物，1959年Morin首次發現氧化釩具有熱致相變特性，在340K熱力學溫度左右發生一級結構相變。低于340K時，氧化釩具有單斜金紅石結構(半導體相)，高于340K時則氧化釩轉變為四方金紅石結構(金屬相)。在相變過程中，氧化釩的電阻率、磁化率、光折射率、透射率和反射率發生了可逆突變。氧化釩的這種突變特性在光電開關、熱敏電阻、強激光防護裝置和節能窗玻璃等眾多的領域具有良好的應用前景，在國防建設，航天技術以及改善人類生活質量都有十分重要的意義。