[發明專利]一種用在光波導電場傳感器的BGO晶體的設計方法

有效

• 申請號: 202010141725.8
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111441085B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 王瑾;胡煌;季啟政;馮娜;陳秋荻;龍丹
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）;北京東方計量測試研究所
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B28/10;C30B29/32;C23C14/30;C23C14/18;G01R29/12;G16C60/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

1.一種用在光波導電場傳感器的BGO晶體的設計方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：將原料Bi₂O₃和GeO₂置于坩堝并加熱融化，得到熔體，然后將籽晶浸入熔體，同時對熔體提拉、旋轉，誘導熔體結晶得到BGO立方晶體；

S2：利用激光切割的方式將BGO立方晶體切割成標準的BGO晶體，并對BGO晶體表面進行光學拋光；

S3：利用飛秒激光聚焦在BGO晶體的內部相鄰的刻畫出多條相互平行但位于不同深度的刻痕，這些刻痕組成一條第一光波導，所述第一光波導包括第一彎曲部和第一直線部；

S4：重復S3，在BGO晶體內部刻畫出一條與第一光波導對稱的第二光波導，所述第二光波導包括第二彎曲部和第二直線部，所述第二彎曲部和第一彎曲部連通，將第一直線部和第二直線部進行切割，在傾斜的切割斷面鍍上高反膜；

S5：利用激光燒蝕的方法，在第一直線部的兩側刻畫互相平行的溝槽，并利用電子束噴涂的方法，在溝槽內制作Au金屬電極；

S6：利用有源對準技術，將光纖與第一彎曲部和第二彎曲部的連通處相耦合。

2.根據權利要求1所述的用在光波導電場傳感器的BGO晶體的設計方法，其特征

在于：步驟S2中，在BGO立方晶體的110、001面上進行切割，切割后的

BGO晶體沿方向，并且其方形面在110平面內。

3.根據權利要求1所述的用在光波導電場傳感器的BGO晶體的設計方法，其特征在于：步驟S3中，飛秒激光的中心波長為800nm，重復頻率為1kHz，脈寬為120fs，單脈沖能量為1.68MJ，掃描速率為500μm/s。

4.根據權利要求1所述的用在光波導電場傳感器的BGO晶體的設計方法，其特征在于：步驟S4中，所述第一光波導和第二光波導的芯徑均為8μm，開口高度均為218μm，刻畫在BGO晶體表層下50～80μm處。

5.根據權利要求1所述的用在光波導電場傳感器的BGO晶體的設計方法，其特征在于：步驟S4中，所述第一彎曲部和第二彎曲部的彎曲半徑均為3.0975cm。

6.根據權利要求1所述的用在光波導電場傳感器的BGO晶體的設計方法，其特征在于：步驟S4中，所述第一直線部和第二直線部的切割角度為4°，高反膜的折射率為0.99。

7.根據權利要求1所述的用在光波導電場傳感器的BGO晶體的設計方法，其特征在于：步驟S5中，所述溝槽刻畫在BGO晶體表層下50～80μm處，所述溝槽的高度為10～12μm。

8.根據權利要求1所述的用在光波導電場傳感器的BGO晶體的設計方法，其特征在于：步驟S6中，所述光纖與第一彎曲部和第二彎曲部的連通處耦合時，偏差角度小于0.1°，間距小于5μm。