[發明專利]一種自準直空間型鈮酸鋰電光相位調制器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110248273.8
• 申請日: 2021-03-07
• 公開（公告）號: CN112965269B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 華平壤;丁寧;戎士鋮
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G02F1/03
• 分類號: G02F1/03
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種利用氣相傳輸平衡技術制備的自準直空間型鈮酸鋰電光相位調制器，其特征在于，該電光相位調制器的結構包括自準直空間型電光相位調制器包括電極(1)，摻鎂鈮酸鋰晶體近表面折射率漸變層(2)和高折射率摻鎂鈮酸鋰晶體芯層(3)；其中：

所述電極(1)的兩極之間設置有所述高折射率摻鎂鈮酸鋰晶體芯層(3)；所述摻鎂鈮酸鋰晶體近表面折射率漸變層(2)成對地設置于高折射率摻鎂鈮酸鋰晶體芯層(3)與所述電極(1)形成的空間中，

光線以θ₀角度入射到折射率漸變層，漸變層等效于k層不同折射率的薄層組成，其中第i層折射率為n_i，第i+1漸變層折射率n_i+1n_i，高折射率芯層晶體折射率為n₀，最靠近芯層的漸變層為第1漸變層，其折射率為n₁，光線由芯層進入第1漸變層線滿足折射定律：

其中，θ₁為光線進去第1漸變層的折射角；

當光線進入到第i漸變層時，發散角逐漸減小，通過控制折射率分布，使得光線經過一段漸變層后發散角趨近于0，在此過程中，光線依然在介質中傳播，傳輸損耗與在芯層傳輸無異。

2.如權利要求1所述的自準直空間型鈮酸鋰電光相位調制器，其特征在于，所述摻鎂鈮酸鋰晶體近表面折射率漸變層(2)選擇深度10-50微米的經過氣相傳輸平衡處理后的摻鎂鈮酸鋰晶體，其Mg²⁺離子濃度由表面向晶體內部逐漸升高；對應的，折射率由表面向晶體內部逐漸升高。

3.如權利要求1所述的自準直空間型鈮酸鋰電光相位調制器，其特征在于，所述高折射率摻鎂鈮酸鋰晶體芯層(3)的厚度為0.5mm～3mm，長度為1cm～5cm。

4.如權利要求1所述的自準直空間型鈮酸鋰電光相位調制器，其特征在于，其中的摻鎂鈮酸鋰晶體為離子濃度5mol％的鎂摻雜鈮酸鋰晶體。

5.如權利要求1所述的自準直空間型鈮酸鋰電光相位調制器的制備方法，其特征在于，該方法具體步驟如下：

步驟1、選擇采用商業化的標準的0.5～3mm厚的Z切離子濃度為5mol％的鎂摻雜鈮酸鋰晶片作為起始晶體材料；

步驟2、使用氣相傳輸平衡法處理5mol％鎂摻雜鈮酸鋰晶片：將這些鎂摻雜鈮酸鋰晶片用鉑絲包裹，置于具有富鋰氣氛的密閉兩相坩堝中；然后，用同樣由兩相粉末制成的蓋子密封坩堝；隨后，將坩堝加熱到目標溫度1100℃，依據所需折射率加熱時間，直至獲得所需的折射率的晶體表面，獲得10～50微米厚的折射率漸變層；

步驟3、將步驟2處理過的鎂摻雜鈮酸鋰晶片進行切割拋光打磨：把晶片切割成目標大小的晶棒，切割面使用化學機械拋光技術進行光學級的拋光，獲得光學級平面；

步驟4、在折射率漸變層表面用蒸空鍍膜的方式制作金電極；

步驟5、最后進行外殼封裝，完成電光相位調制器器件的制作。

6.如權利要求5所述的自準直空間型鈮酸鋰電光相位調制器的制備方法，其特征在于，其中兩相坩堝的具體制備過程如下：

兩相坩堝的燒結由Li₂NO₃和粉末均Nb₂O₅勻混合形成富含鋰的混合物，起始化學品Li₂NO₃和Nb₂O₅的純度相同均為99.99％、Li₂NO₃/Nb₂O₅的摩爾比為68mol％:32mol％；將富含鋰的混合物加壓并模壓成內徑為6cm、高度為4cm的坩堝模型，1000℃預焙燒10小時，1100℃進一步焙燒1小時，得到富鋰氣氛的兩相坩堝。