[發明專利]一種低損耗的玻璃陶瓷平面光波導及其制備方法

有效

• 申請號: 202011478621.2
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112526671B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 張樂;甄方正;康健;陳東順;申冰磊;趙超;羅澤;陳浩
• 申請（專利權）人: 新沂市錫沂高新材料產業技術研究院有限公司
• 主分類號: G02B6/10
• 分類號: G02B6/10
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務所(普通合伙) 32267
• 代理人: 朱智杰

一種低損耗的玻璃陶瓷平面光波導及其制備方法，屬于平面光波導制備應用技術領域。所制備的玻璃陶瓷平面光波導滿足組分為SiO₂–30mol%SnO₂:xEr³⁺，其中，0.3≤x≤0.5，通過溶膠凝膠法和浸涂技術制備，SnO₂納米晶中加入Er³⁺阻礙了的非輻射弛豫過程，降低了損耗，在1542 nm處的傳播損耗低至0.6dB/cm。本發明提供的制備方法工藝簡單，產品性能穩定，適合工業化生產。

技術領域

本發明提供一種低損耗的玻璃陶瓷平面光波導及其制備方法，屬平面光波導制備應用技術領域。

背景技術

玻璃陶瓷是由玻璃嵌入納米晶體構成的兩相材料。當納米晶體被過渡金屬離子和稀土離子等發光離子激活后，就得到了光子玻璃陶瓷。與光學玻璃和晶體相比，光子玻璃陶瓷的優勢來自于它們將玻璃的光學特性與晶體的光譜特性相結合，這是玻璃陶瓷相對于玻璃、單晶和燒結透明陶瓷在光子應用方面具有兩者的優點。因此，人們對玻璃陶瓷在光子方面的應用，特別是在集成光學方面的應用進行了越來越深入的研究。值得注意的是，根據稀土離子的成分和性質，稀土離子的光譜特性可以在光子玻璃陶瓷中得到定制和增強。在進行光泵浦時，光學波導不可避免的會發生一些損耗，這些損耗來源于光折射等，因而降低了其光學效率。因此，減少光學損耗是提高平面光學波導性能的關鍵。

發明內容

1.為了解決上述問題，本發明提供了一種低損耗的玻璃陶瓷平面光波導及其制備方法。所制備的玻璃陶瓷平面光波導滿足組分為SiO₂–30mol％SnO₂:xEr³⁺，其中，0.3≤x≤0.5，通過溶膠凝膠法和浸涂技術制備，SnO₂納米晶中加入Er³⁺阻礙了的非輻射弛豫過程，降低了損耗，在1542nm處表現出約0.4～0.8dB/cm的低傳播損耗。本發明提供的制備方法工藝簡單，產品性能穩定，適合工業化生產。

2.本發明的技術方案如下：

按照化學計量比稱量純度大于99.9％的SnCl₂、Er(NO₃)₃、檸檬酸和正硅酸乙酯(TEOS)作為原料。首先將SnCl₂、Er(NO₃)₃、TEOS和檸檬酸混合，檸檬酸與金屬離子的摩爾比為1:(0.5～1)，然后加入體積分數為混合物20～50％的去離子水，在200～300rpm下攪拌10～16h，得到溶膠。使用200nm的過濾器過濾溶液，收集的部分用于浸涂。在市售SiO₂玻璃上進行浸涂，浸入速度為7～7.5cm/min，共沉積20～30個沉積層，浸涂后在800～900℃下干燥20～30min。最后在900～1100℃下加熱1～3h，得到玻璃陶瓷平面光波導。

本發明的有益效果在于：

1.本發明制備的玻璃陶瓷平面光波導，在1542nm處表現出的傳播損耗低至0.4～0.8dB/cm。

2.本發明提供的方法在制備玻璃陶瓷平面光波導的過程中，選用高純的原料粉體，并嚴格控制雜質的引入，最大程度避免了對光學性能的影響。

3.本發明提供的玻璃陶瓷平面光波導的制備方法，產量和產率高，制備過程簡單，對制備時間安排要求不苛刻，可有效提高產量和降低生產成本，非常適合工業化生產。

附圖說明

圖1實施例1制備樣品的XRD圖像；

圖2為實例1制備樣品的TEM圖像及局部放大圖；

圖3為實例1制備平面光波導配置1542nm下的電場能量分布。

具體實施方式

下面結合具體實例對本發明做進一步的說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。