鈮酸鋰起偏器晶片加工方法
2023-05-21 17:23:26 1
專利名稱：鈮酸鋰起偏器晶片加工方法
技術領域：
本發明涉及一種光波導器件起偏技術，尤其涉及一種鈮酸鋰起偏器晶片加工方法。
背景技術：
隨著技術的進步，工程技術領域對於光電器件的集成度要求和傳輸光波偏振度要求都越來越高，如何在既保證傳輸光波偏振度的條件下又能同時提高光電器件集成度的問題成為目前業界的熱點問題。最近的研究表明，將鈮酸鋰波導晶片直接作為起偏器應用於光學器件中，不僅可以使輸出的線偏光獲得較高的起偏度，而且能同時解決器件集成的問題；現在普遍採用的加工工藝為:1)對鈮酸鋰晶體按垂直於X軸或垂直於Z軸的晶向進行切割，獲得鈮酸鋰晶片，2)對鈮酸鋰晶片表面進行研磨拋光，3)採用質子交換退火工藝，在鈮酸鋰晶片上加工出波導，獲得鈮酸鋰起偏器晶片，然後採用耦合工藝將鈮酸鋰起偏器晶片與任意類型的其他光波導晶片進行端面耦合，由鈮酸鋰起偏器晶片直接對輸入光進行起偏，這可以使線偏光在偏振度幾乎無衰減的情況下直接進入任意類型的其他光波導晶片中；
工業生產中，用於加工波導晶片的人造晶體一般都為圓柱型晶柱(晶柱軸向可以為X軸，Y軸，Z軸)，為了便於後續的加工工藝，在切割時，其切割面一般都垂直於晶柱的軸向，切割為圓形(稱為晶圓片)，這樣切割的好處除了可以簡化切割工藝外，還能降低加工消耗，節省用料，這就使本領域技術人員形成了一定的思維定式；但是，當將這種加工方式用於加工鈮酸鋰起偏器晶片時，就帶來了新的問題:採用前述切割方式獲得的鈮酸鋰晶片加工出的鈮酸鋰起偏器晶片，鈮酸鋰起偏器晶片上的波導的起偏角度與波導面的夾角為O度，那麼在後續的耦合工藝中，為了獲得合適的起偏角度，就需要在耦合工藝中調節鈮酸鋰起偏器晶片與任意類型的其他光波導 晶片之間的夾角，由於為了保證波導結構的耦合效果，端面耦合工藝一般都採用人工操作進行，這就提高了耦合工藝的複雜度，降低了耦合工藝的效率。
發明內容
針對背景技術中的問題，本發明提出了一種鈮酸鋰起偏器晶片加工方法，該方法包括如下步驟:該方法包括如下步驟:1)對鈮酸鋰晶體進行切割，獲得鈮酸鋰晶片，2)對鈮酸鋰晶片表面進行研磨拋光，3)採用質子交換退火工藝，在鈮酸鋰晶片上加工出波導，獲得鈮酸鋰起偏器晶片；其特徵在於:
步驟I)中，對鈮酸鋰晶體進行切割時，切割面與鈮酸鋰晶體的Y軸方向平行，同時切割面與鈮酸鋰晶體的Z軸方向成一定夾角0,0。<θ< 90° ;
然後採用步驟2)、3)中的工藝，在鈮酸鋰晶片上加工出波導，波導所在的結構體表面形成波導面，最終獲得起偏角度與波導面夾角成e的鈮酸鋰起偏器晶片。
切割工藝一般都採用全自動的機械化設備進行，只要調節好切刀的切割方向和角度，就能使切割過程高效順利地進行，因此，如果將調節起偏角度的工作放到切割工藝中，就可以大大減小後續的、需要人工操作的耦合工藝的複雜度，進而使耦合工藝的效率得到大幅提高，並且對切割工藝幾乎無影響，前述方案正是基於這一思路，在切割時就調節好鈮酸鋰起偏器晶片的起偏角度，後續的耦合工藝只需簡單的將鈮酸鋰起偏器晶片與任意類型的其他光波導晶片對齊即可，在耦合過程中，操作人員只需要關注耦合效果，而無需對角度進行調節。本發明的有益技術效果是:在切割鈮酸鋰晶體時就完成了對鈮酸鋰起偏器晶片的起偏角度的調節，對切割工藝造成的影響僅在於調節切刀的角度，但卻使耦合工藝的複雜度得到了大幅縮減，大大提高了耦合工藝的加工效率。
圖1、採用現有切割方式切割出的鈮酸鋰晶片及後續加工出的波導結構之間的相互位置關係示意圖(圖中，鈮酸鋰起偏器晶片與鈮酸鋰晶體之間的縫隙即為切割面)；
圖2、採用本發明切割方式切割出的鈮酸鋰晶片及後續加工出的波導結構之間的相互位置關係示意圖(圖中，鈮酸鋰起偏器晶片與鈮酸鋰晶體之間的縫隙即為切割面)；
圖3、圖2中切割出的鈮酸鋰晶片經打磨後的結構示意 圖4、鈮酸鋰起偏器晶片與 任意類型的其他光波導晶片連接結構示意 圖中各個標記所對應的結構分別為:鈮酸鋰晶體1、鈮酸鋰起偏器晶片2、波導結構3、任意類型的其他光波導晶片4、連接傳輸光纖的光纖組件5。
具體實施例方式一種鈮酸鋰起偏器晶片加工方法，該方法包括如下步驟:1)對鈮酸鋰晶體進行切害I]，獲得鈮酸鋰晶片，2)對鈮酸鋰晶片表面進行研磨拋光，3)採用質子交換退火工藝，在鈮酸鋰晶片上加工出波導，獲得鈮酸鋰起偏器晶片；其特徵在於:
步驟I)中，對鈮酸鋰晶體進行切割時，切割面與鈮酸鋰晶體的Y軸方向平行，同時切割面與鈮酸鋰晶體的Z軸方向成一定夾角fl，0° <β<90° ;
然後採用步驟2)、3)中的工藝，在鈮酸鋰晶片上加工出波導，波導所在的結構體表面形成波導面，最終獲得起偏角度與波導面夾角成6的鈮酸鋰起偏器晶片。圖1中所示的切割方式獲得的鈮酸鋰晶片，其波導的起偏角度與晶片波導面的夾角為O度，因此，在後續的耦合工藝中，需要在耦合操作時使鈮酸鋰起偏器晶片的波導面與任意類型的其他光波導晶片的波導面成一定角度，才能使輸入任意類型的其他光波導晶片的線偏光獲得對應角度的起偏角度，這就增加了耦合工藝的複雜度；採用圖3所示的切割方式獲得的鈮酸鋰晶片，在切割時就保證了後續加工出的波導的起偏角度與鈮酸鋰起偏器晶片波導面存在夾角後續耦合工藝中不再需要對鈮酸鋰起偏器晶片的波導面與任意類型的其他光波導晶片的波導面夾角進行調整，僅需保證鈮酸鋰起偏器晶片的波導面與任意類型的其他光波導晶片的波導面齊平即可；
見圖4，如圖中所示各個器件的相對位置，若該器件中的鈮酸鋰起偏器晶片是採用現有技術的切割方式加工的，則其起偏角度只能是O度，若該器件中的鈮酸鋰起偏器晶片是採用本發明的切割方式加 工的，則其起偏角度為切割時與Z軸方向的夾角。
權利要求
1.一種鈮酸鋰起偏器晶片加工方法，該方法包括如下步驟:1)對鈮酸鋰晶體進行切害I]，獲得鈮酸鋰晶片，2)對鈮酸鋰晶片表面進行研磨拋光，3)採用質子交換退火工藝，在鈮酸鋰晶片上加工出波導，獲得鈮酸鋰起偏器晶片；其特徵在於: 步驟I)中，對鈮酸鋰晶體進行切割時，切割面與鈮酸鋰晶體的Y軸方向平行，同時切割面與鈮酸鋰晶體的Z軸方向成一定夾角β，0° <β< 90° ; 然後採用步驟2)、3)中的工藝，在鈮酸鋰晶片上加工出波導，波導所在的結構體表面形成波導面，最終獲得起偏角 度與波導面夾角成β的鈮酸鋰起偏器晶片。
全文摘要
一種鈮酸鋰起偏器晶片加工方法，包括如下步驟1)對鈮酸鋰晶體進行切割，2)進行研磨拋光，3)採用質子交換退火工藝加工出波導，獲得鈮酸鋰起偏器晶片；其改進在於步驟1)中，進行切割時，切割面與鈮酸鋰晶體的Y軸方向平行，同時切割面與鈮酸鋰晶體的Z軸方向成一定夾角θ，0°＜θ＜90°；然後採用步驟2)、3)中的工藝，在鈮酸鋰晶片上加工出波導，最終獲得起偏角度與波導面夾角成θ的鈮酸鋰起偏器晶片。本發明的有益技術效果是在切割鈮酸鋰晶體時就完成了對鈮酸鋰起偏器晶片的起偏角度的調節，對切割工藝造成的影響僅在於調節切刀的角度，但卻使耦合工藝的複雜度得到了大幅縮減，大大提高了耦合工藝的加工效率。
文檔編號B28D5/00GK103213204SQ20131014414
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月24日 優先權日2013年4月24日
發明者華勇, 朱學軍, 張徵, 林志, 丁黔川 申請人:中國電子科技集團公司第四十四研究所