退火質(zhì)子交換法制備光纖陀螺芯片的理論與實驗研究.pdf

1、光纖陀螺以其體積小、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、啟動速度快等優(yōu)點，受到各國科技界和軍界的普遍重視。而光纖陀螺集成光學(xué)芯片(Y分支波導(dǎo)相位調(diào)制器)則是光纖陀螺的關(guān)鍵部件，對其制備工藝進(jìn)行研究、提高其性能對于國防建設(shè)具有重要的現(xiàn)實意義。 本課題的主要工作目的是對質(zhì)子交換和退火過程的機理以及退火質(zhì)子交換光波導(dǎo)的特性進(jìn)行研究，重點探索了利用退火質(zhì)子交換法制備光纖陀螺芯片的工藝方法。 本文首先簡單分析了Y分支波導(dǎo)在光纖陀螺系統(tǒng)中的重要性，

2、以及典型結(jié)構(gòu)的Y分支波導(dǎo)的設(shè)計思想，并對條波導(dǎo)模式傳輸?shù)姆治龇椒ê驼{(diào)制電極的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)論述。研究了不同切割方向的鈮酸鋰晶體，對電光調(diào)制效果產(chǎn)生的影響，以及調(diào)制電極結(jié)構(gòu)參數(shù)對半波電壓和調(diào)制帶寬的影響。詳細(xì)闡述了退火質(zhì)子交換過程的機理和鈮酸鋰晶體電光系數(shù)恢復(fù)的問題。利用Arrhenius定律推導(dǎo)出退火質(zhì)子交換波導(dǎo)的深度變化與退火質(zhì)子交換工藝過程的各項工藝參數(shù)的關(guān)系。在本文中對傳統(tǒng)的鈦擴散工藝原理和過程也進(jìn)行了簡要說明，重點討論了退火質(zhì)子

3、交換法制備光波導(dǎo)的工藝方法，并將其與鈦擴散法進(jìn)行了比較，論述了采用退火質(zhì)子交換工藝制備光纖陀螺集成光學(xué)芯片的優(yōu)越性。本文中創(chuàng)造性地提出了顯影與腐蝕同步進(jìn)行的鋁膜腐蝕方法。 在理論分析的基礎(chǔ)上，本文提出了適當(dāng)?shù)耐嘶鹳|(zhì)子交換法制備光纖陀螺芯片(Y分支波導(dǎo))的工藝方法以及改進(jìn)方案，設(shè)計了多種實用的實驗工具。進(jìn)行了大量的制作退火質(zhì)子交換波導(dǎo)的實驗，優(yōu)化并確定了磁控濺射、勻膠、光刻、曝光、顯影、腐蝕、交換和退火等一系列過程的工藝參數(shù)，并且