[发明专利]一种基于光子激励的光波导导波特性改善方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善光波导导波特性的方法，属于光通信技术领域。

背景技术

近年来，在光通信干线网的超高速传输、以及接入网的光纤到户技术中，大量采用了石英光波导器件。在光纤网络中导入光波导器件，有三个指标需要严格控制，一个是光波导器件的插入损耗(IL)，一个是光波导器件的回波损耗(RL)，还有一个是光波导器件的偏振相关损耗(PDL)。光波导器件插入损耗与光通信网络的经济成本直接有关，越低越好；光波导器件回波损耗直接影响光源信号的稳定性，越高越好；光波导器件偏振相关损耗与信号的误读率有关，越低越好。

光波导器件的插入损耗由三部分组成，一个是光波导芯片与光纤的对接耦合损耗，另一个是光波导芯片的原理损耗，还有一个是光波导芯片的附加损耗。其中光波导芯片与光纤的对接耦合损耗只能通过提高调芯对接技术来解决，与光波导制造技术无关(1.波导-光纤自动对接的质心调芯法及其所用自动调芯装置，专利号ZL03129249.6；2.基于遗传算法的波导-光纤自动调芯法及其装置，专利号ZL200410018175.1)；光波导芯片的原理损耗是由光波导芯片的光学回路所依据的传输原理决定的，也与光波导制造技术无关；光波导芯片的附加损耗由光波导芯片的质量决定，与光波导制造技术密切相关。

光波导器件的回波损耗由两部分组成，一个是光波导芯片与光纤对接耦合时产生的菲逆耳反射，另一个是来自于光波导芯片自身的反向瑞利散射。其中光波导芯片与光纤对接耦合时产生的菲逆耳反射目前普遍采用斜面对接、使反射光越出光纤的数值孔径的方法来解决；光波导芯片自身的反向瑞利散射损耗无法用斜面对接的方法解决，其大小与光波导制造技术密切相关。

光波导器件的偏振相关损耗主要来自于光波导芯片中残余应力导致的各向异性，也与光波导制造技术密切相关。

总之，石英光波导芯片自身引起的附加损耗、反向瑞利散射损耗以及偏振相关损耗是由石英光波导芯片的质量决定的，取决于光波导制造技术的水平高低。石英光波导芯片一旦制造完成，上述三个特性就被确定，除了通过指标质检剔除非合格品以外，目前尚没有积极有效的补救办法。国内外行业内考虑到目前制造技术的现实情况，石英光波导器件的合格判据在附加损耗、回波损耗以及偏振相关损耗的指标方面分别是不大于2dB、不小于55dB和不大于0.3dB。

发明内容

本发明的目的是提供一种进一步提升石英光波导芯片的导波特性，从而提高石英光波导器件的性能和成品合格率的方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于光子激励的光波导导波特性改善方法，其特征在于，由以下四个步骤按顺序共同构成：

步骤1、采用波长为248nm的紫外光辐照石英光波导，248nm紫外光由石英光波导的上包层的上表面垂直入射，248nm紫外光的辐照范围覆盖石英光波导的全部上表面，248nm紫外光的辐照剂量须达到90J/cm²以上；

步骤2、切断248nm紫外光的辐照，将石英光波导在室温中放置5分钟以上；

步骤3、采用波长范围覆盖280nm～400nm的紫外光和波长范围覆盖8000nm～22000nm的红外光同时辐照石英光波导，波长范围覆盖280nm～400nm的紫外光由石英光波导的上包层的上表面垂直入射，波长范围覆盖280nm～400nm的紫外光的辐照范围覆盖所述石英光波导的全部上表面，波长范围覆盖280nm～400nm紫外光的辐照剂量须达到180J/cm²以上，波长范围覆盖8000nm～22000nm的红外光由侧面辐照所述石英光波导，波长范围覆盖8000nm～22000nm的红外光的辐照方向与所述石英光波导上表面法线成30度角，波长范围覆盖8000nm～22000nm的红外光的辐照范围覆盖石英光波导的全部上表面，波长范围覆盖8000nm～22000nm的红外光的辐照剂量须达到70J/cm2以上；

步骤4、同时切断波长范围覆盖280nm～400nm紫外光和波长范围覆盖8000nm～22000nm的红外光的辐照，将石英光波导在室温中放置30分钟。

本发明采用高能量光子激发石英光波导芯片中被分子价键缺陷俘获的、处在隙内能级上的亚稳态电子，通过受激电子的热辐射退激以及伴有的原子驰豫来修复石英光波导芯片中的分子价键缺陷，从微观上改进石英光波导芯片的玻璃结构，达到改善光学导波性能的效果。

本发明在用现行光波导制造技术制备完成的石英光波导芯片上实施，是对现行石英光波导制造技术的一种后续工艺发展，其优点是：可明显改善石英光波导光学特性。

附图说明