[發明專利]一種可實現光阻斷效應的復合波導器件

有效

• 申請號: 201310339493.7
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103364872A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 陳抱雪;李家韡;周建忠
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/13;G02B6/38
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種可實現光阻斷效應的復合波導器件，屬于集成光學和光波導技術領域。

背景技術

硫化砷非晶態半導體在紅外帶域有很好的透明性，光學非線性效應比石英玻璃高出兩個數量級，因此作為一種長波長非線性光學介質受到關注。其中As₂S₃非晶態半導體的平均配位數非常接近臨界配位數，結構和化學性質比較穩定，在As₂S₃玻璃光纖上實現光克爾效應開關和光學非線性環路反射鏡等工作已有報道（Bureau?B等：J.?Non-Cryst.?Solids.,?Vol.345&346,?p.276,?2004；Hocde?S等：?J.?Non-Cryst.?Solids.,?Vol.274,?p.17,?2000；Nishii?J等：J.?Non-Cryst.?Solids.,?Vol.140,?p.199,?1992；Asobe?M等：?J.?Appl.?Phys.,?Vol.77,?p.5518,?1995；Troles?J等：Opt.?Mater.,?Vol.25,?p.231,?2004；Asobe?M等：?Opt.?Lett.,?Vol.18,?p.1056,?1993；Asobe?M等：Electron.?Lett.,?Vol.32,?p.1396,?1996）。與As₂S₃相比As₂S₈非晶態結構的共價鍵結合平均配位數較低，是一種欠約束軟玻璃態半導體（Lyubin?V?M等：J?Non?Crystalline?Solids,?Vol.135,?p.37,?1991），反常電子組態構成的化學鍵缺陷態濃度較高，能隙內存在若干次能級（P.K.Gupta：J.?Non?Crystalline?Solids,?Vol.?195,?p.158,?1996）。利用次能級電子躍遷對信號光的吸收，我們報告了在As₂S₈薄膜以及用光激勵法制備的As₂S₈條波導上實現光-光效應的光阻斷試驗（L.Zou,?B.Chen等：Appl.?Phy.?Lett.,?Vol.?88,?p.153510-1,?2006），這是As₂S₈獨有的現象，在As₂S₃中觀察不到。As₂S₈條波導的兩端必須與光纖對接固化后方能構成實用器件，這種對接涉及光波導中的導波與光纖中的導波之間的端面耦合。端面耦合效率除了與兩支導波的模場分布匹配有關以外，還與兩支導波的光軸之間的空間相對方位有關，理想情況要求兩支導波的光軸在空間嚴格對準、且保持平行。為此，對接前必須實施波導端面和光纖端面的研磨拋光。實驗表明常規的光學級研磨拋光工藝不能適用于As₂S₈，因為As₂S₈不耐堿，過不了多道工序中堿性溶液的關。由于As₂S₈條波導的端面質量不過關，提高波導與光纖的端面耦合效率變得十分困難。

發明內容

本發明的目的之一是為了解決As₂S₈條波導的端面難以研磨拋光、致使波導與光纖的端面耦合效率很低的問題，提出并實驗研究了一種可實現光阻斷效應的復合波導器件及其制備方法。

本發明的技術原理

一種可實現光阻斷效應的復合波導器件，該器件是復合波導與輸入波導和輸出波導的耦合結構。

所述的復合波導由離子交換玻璃截止波導、金屬隔離層和As₂S₈薄膜復合構成，該復合波導激發多模傳輸，模場分布主要集中在As₂S₈薄膜中，因而可以有效實現光阻斷效應；

復合波導的輸入端和輸出端利用多模干涉原理實現與離子交換玻璃單模條波導的耦合，復合波導與離子交換玻璃單模條波導同基集成，構成復合波導器件；

由于復合波導器件的輸入波導和輸出波導均為單一的離子交換玻璃單模條波導，可以采用常規研磨拋光技術加工波導端面。該復合波導器件達到了既可以有效實現光阻斷效應、又可以與光纖良好對接的效果。

本發明的技術方案