氧化鍺空芯光波導(dǎo)反射膜的制備研究.pdf

1、本研究工作介紹了二氧化碳(CO2)激光和空芯光波導(dǎo)的特點(diǎn)及應(yīng)用，并采用酸誘導(dǎo)液相沉積法在石英玻璃管內(nèi)壁生長(zhǎng)了氧化鍺(GeO2)陶瓷膜，然后對(duì)其進(jìn)行熱處理得到致密的空芯光波導(dǎo)反射膜。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)控制鍺酸根離子前驅(qū)液的制備參數(shù)，酸誘導(dǎo)液相沉積反應(yīng)過(guò)程以及熱處理的工藝參數(shù)，對(duì)GeO2陶瓷膜和反射膜的組成、形貌、厚度以及激光傳輸損耗進(jìn)行了研究和討論。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氨水溶液和六方GeO2反應(yīng)可以得到透明穩(wěn)定的鍺酸根離子溶液，加入酸后

2、可以使鍺酸根離子逆向分解，當(dāng)由鍺酸根離子分解產(chǎn)生的GeO2溶質(zhì)的濃度超過(guò)其在酸性溶液中的飽和溶解度時(shí)，便會(huì)在基體表面上生長(zhǎng)出GeO2陶瓷膜。GeO2在氨水溶液中的溶解時(shí)間隨攪拌溫度升高而逐漸縮短，隨其含量的增加而延長(zhǎng)，70℃為最佳的溶解溫度，5～6％為制備膜材料最佳的GeO2固含量。較強(qiáng)的酸性有利于GeO2在前驅(qū)液中的液相沉積，pH=1～2為最佳值，采用酸誘導(dǎo)液相沉積法制備的GeO2膜材料為六方晶型，多元酸誘導(dǎo)制備的膜顆粒尺寸大于一元酸

3、。
　　 提高沉積溫度，可以提高陶瓷膜顆粒的規(guī)整度，獲得生長(zhǎng)完善的立方體堆積形貌，采用新鮮溶液多周期沉積操作，可以有效增加膜材料的厚度和致密性。采用封閉式熱處理操作可以得到六方晶型的GeO2反射膜，1130℃熱處理30分鐘可以使整個(gè)陶瓷膜完全熔融并附著在基體上，膜結(jié)構(gòu)開(kāi)裂較少，并且非常致密，裂紋尺寸在可控范圍。經(jīng)過(guò)多次循環(huán)沉積可以獲得厚度超過(guò)4μm的反射膜材料，光學(xué)透過(guò)譜顯示在10.6μm處GeO2反射膜具有明顯的低透過(guò)窗口。C