一种bk7玻璃复合波导
技术领域
1.本发明属于光波导技术领域，尤其是涉及一种bk7玻璃复合波导。


背景技术：

2.离子交换法是制备玻璃光波导的基本方法。在6世纪初，埃及人使用离子交换技术制作和装饰器具。在中世纪和文艺复兴时期，离子交换技术被广泛应用于各种建筑物中的玻璃着色。在16世纪中叶，人们开始使用离子交换技术来制造各种彩色陶瓷产品。不久之后，这种制备技术被应用到制作彩色玻璃的工艺中。通过交换不同的离子，不仅仅能够得到各种颜色的玻璃，而且还能够使玻璃的硬度增加，制作出的玻璃在质量方面得到了更好的保障。
3.到了上个世纪70年代，离子交换技术开始被应用到制备光波导的工艺当中。1972年，izawa和nakagome使用tl
+
与na
+
、k
+
交换，成功制备出了玻璃光波导，这个实验为离子交换制作光波导的研究奠定了基础，同时在离子交换的发展史上具有里程碑式的意义。1973年，t.g.giallorenzi等人对波导的特性进行了深入的研究。1977年，gh.chartier等人制备出了掩埋型波导，其扩散深度约为200μm。1987年，r.v.ramaswamy和r.srivastava通过概括和总结前人的实验和结果，分析出了影响波导的几个重要因素，提出了用参数和波导特性相结合的方法来研究和分析波导。他们通过实验还得出了一个重要的结论：控制波导表面的折射率变化主要的因素是离子交换的平衡，而且证明了通过改变agno3溶液的浓度，能够控制ag
+
/na
+
离子交换的过程。
4.现如今，随着人们对离子交换技术的理论不断深入的研究，以及离子交换工艺技术的不断完善，离子交换技术已经成为在玻璃衬底上制作光波导的最主要技术之一。从上个世纪80年代开始，随着网络通信的不断发展，用离子交换技术制备出的光器件被广泛地应用到各种集成电路中，并且在电路中的作用也是至关重要。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种bk7玻璃复合波导。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种bk7玻璃复合波导的制备方法，包括如下步骤：
8.(1)将bk7玻璃作为衬底，清洗后浸入熔融熔盐中进行离子交换；
9.(2)将离子交换后的bk7玻璃清洗后浸入熔融熔盐中进行离子交换即成。
10.进一步，所述的步骤(1)中的熔融熔盐为agno3和nano3的混合物，其中agno3和nano3的摩尔比为5：95。
11.进一步，所述的步骤(1)中的离子交换步骤的温度为320℃，时间为1小时。
12.进一步，所述的步骤(2)中的熔融熔盐为cuso4和na2so4的混合物，其中cuso4和na2so4的摩尔比为50：50。
13.进一步，所述的步骤(2)中的离子交换步骤的温度为580℃，时间为10分钟。
14.进一步，所述的步骤(1)中的bk7玻璃的基底折射率nb＝1.5166。
15.进一步，所述的步骤(1)中的bk7玻璃由包括如下质量百分比的组分制成：sio
2 69.13wt％，b2o
3 10.75wt％，na2o 10.40wt％，k2o 6.29wt％，as2o
3 0.36wt％。
16.一种bk7玻璃复合波导，所述的复合波导由所述的制备方法制成。
17.相对于现有技术，本发明具有以下优势：
18.本发明所述的bk7玻璃复合波导工艺简单、成本低廉，既具备ag离子的高折射率特性，又具备cu离子的蓝绿发光特性。
附图说明
19.图1为本发明实施例所述的棱镜耦合法原理图；
20.图2为本发明实施例所述的棱镜耦合装置示意图；
21.图3为本发明实施例所述的ag
+
交换1h波导折射率三种拟合曲线图；
22.图4为本发明实施例所述的cu
+
交换10min波导折射率三种拟合曲线图；
23.图5为本发明实施例所述的复合波导的折射率分布拟合曲线图；
24.图6为本发明实施例所述的cu
+
交换得到波导的激发光谱图；
25.图7为本发明实施例所述的cu
+
交换得到波导的发射光谱图；
26.图8为本发明实施例所述的复合波导的激发光谱图；
27.图9为本发明实施例所述的复合波导的发射光谱图。
具体实施方式
28.除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
29.下面结合实施例来详细说明本发明。
30.实施例1k7玻璃复合波导的制备
31.一种bk7玻璃复合波导的制备方法，包括如下步骤：
32.(1)选用bk7玻璃作为衬底，将清洗后的玻璃衬底浸入agno3和nano3(5：95mol％)熔融熔盐中进行ag-na离子交换，温度控制在320℃，交换时间为1小时；
33.(2)将步骤(1)中ag-na离子交换完成后的bk7玻璃清洗后浸入cuso4和na2so4(50：50mol％)熔融熔盐中进行cu-na离子交换，温度控制在580℃，交换时间为10分钟。
34.实施例2试验原理
35.1、棱镜耦合法原理：
36.本实验使用波长为632.8nm的he-ne激光器(jdw-3型)作为入射光的光源，其发射光束以θ角入射到棱镜表面，经折射后在棱镜内与垂直方向成角，角与光束的相速度的关系，如式所示：
[0037][0038]
上式中，n
p
为棱镜的折射率，c为真空中的光速。转动偏转平台，入射角θ发生变化，此时角也发生改变，当光线的相速度与波导中某一模式相速度相等时，光线耦合进波导
中，此时相速度则m阶模的有效折射率为：根据和θm的几何关系，可以得到的值，再根据下式计算出有效折射率：其中a＝45
°
(试验所用棱镜底角度数)。
[0039]
2、平面波导的参数测量
[0040]
用以下实验步骤来测量波导样品的各阶模式的有效折射率。
[0041]
(1)将玻璃片(制备出的波导样品)放入超声波清洗器中清洗干净，然后先用无水乙醇清洗，再用去离子水冲洗并烘干。同样的，用无水乙醇和去离子水分别清洗棱镜表面并烘干。
[0042]
(2)将棱镜压到玻璃片上，并放到转盘上固定棱镜的装置上，调节上下两个旋钮，直到棱镜底面出现中心压痕。
[0043]
(3)打开波长为632.8nm的he-ne激光器(jdw-3型)，使入射光照射到中心压痕上，这时旋转转盘，使反射光反射回激光器的光源中，记录下此时的转盘角度。这个角度叫做基准角，也称为零位角。
[0044]
(4)从零位角开始，顺时针慢慢旋转转盘，直到接收屏上出现一条亮的m线时，此时即为波导的一个模式，记录下此时转盘的角度。
[0045]
(5)继续旋转转盘，重复第四步，依次记下每个模式的角度，顺时针旋转下，模式是由高阶模向低阶模依次得到。
[0046]
(6)多次测量每个模式下的角度，并求出平均值，计算出各阶模的有效折射率。
[0047]
三、试验结论
[0048]
由图4、5、6可以看出，复合波导的折射率拟合曲线与ag
+
一次交换后的拟合曲线差别不大，由此可以得出复合波导的折射率主要受ag
+
的影响。由图7-9可以看出，复合波导的发光特性，主要受cu
+
的影响。
[0049]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。