在光学玻璃表面制备长周期条形波导光栅的方法

摘要

本发明涉及光波导器件-长周期波导光栅，特别涉及在光学玻璃表面制备长周期条形波导光栅的方法。为解决以BK7光学玻璃为基底材料采用Ag⁺(K⁺)→Na⁺二次离子交换技术制作折射率调制型长周期条形波导光栅时遇到的一些重要的技术问题，本发明采用的技术方案是，(1)对BK7光学玻璃进行仔细清洗、镀膜，旋涂光刻胶；(2)将波导图样转移到光刻胶上；(3)显影；(4)刻蚀溶液；(5)腐蚀掉表面的铝掩膜；(6)镀金属膜；(7)采用同第4步相同的方法腐蚀掉膜，除去光刻胶；(8)形成长周期光栅，将样片表面的金属掩膜去掉；(9)旋涂透明环氧树脂层。本发明主要用于光学玻璃表面制备长周期条形波导光栅。

主权项

1.一种在光学玻璃表面制备长周期条形波导光栅的方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)对BK7光学玻璃进行仔细清洗，然后在其表面蒸镀一层厚度180nm的铝膜，使用匀胶机在3000转/分钟的转速下在样片表面旋涂一层光刻胶，旋涂时间为60秒，将样片放置在提前预热到90℃的烘烤盘上前烘5分钟，取下样片直到样片冷却至室温；(2)利用光刻机和带有波导图样的掩模版，曝光15秒左右，将波导图样转移到光刻胶上；(3)将光刻后的样片浸入显影液中显影30秒，在蒸馏水中漂洗30秒，然后用氮气吹干；(4)在烧杯中放入预先配制好的刻蚀溶液，将样片浸入到刻蚀溶液中并放到50℃的烘烤盘上，直到铝膜被刻蚀掉，立刻取出样片在蒸馏水中漂洗30秒，将样片置于丙酮溶液中除去其表面的光刻胶，然后依次用异丙醇和蒸馏水清洗样片；(5)预先将按重量百分比99.5wt％的NaNO3和0.5wt％的AgNO3硝酸盐混合粉末40克放入坩锅中，将样片放置于特制的样品支架并放入另一个空坩锅内，将该空坩锅和盛有混合硝酸盐的坩埚放入交换炉中加热到355℃，待硝酸盐完全熔解后将样片浸入到混合熔盐中交换7-8个小时后关掉电源，并将样片取出放回空坩埚内，待整个炉体自然冷却至室温，取出样片用蒸馏水清洗干净，最后将样片置回铝腐蚀溶液，将其表面的铝膜腐蚀掉并用蒸馏水将样片清洗干净；(6)在样片表面镀一层厚度为150nm的镍膜，采用刻有光栅图样的掩模版经过旋胶、前焙、曝光、显影工艺过程将光栅图样转移到光刻胶上；(7)采用同第4步相同的方法将没有光刻胶保护的镍膜腐蚀掉，然后除去表面的光刻胶；(8)在相同的355℃温度下，在99.5wt％的KNO3+0.5wt％的AgNO3的混合交换熔液交换2小时即可在条形波导中形成折射率调制型的长周期光栅，然后将样片表面的镍金属掩膜去掉；(9)最后在所制备的波导光栅表面旋涂一层4μm厚的透明环氧树脂作为覆盖层。