[发明专利]一种外加电场辅助离子交换装置

说明书

技术领域：

本发明属于集成光波导的技术领域，是一种高效、稳定、均匀和可控地制备集成光波导的装置，特别涉及一种外加电场辅助离子交换装置。

背景技术：

随着光电子技术的发展，应用于光通信中的需要各种传输信号，客观上要求高集成、微型化、掩埋式的光子器件出现，而其中光波导器件就是适应光通信的需要而产生和发展起来的光子器件。其基本思想是在同一块衬底的表面上，用折射率易变的材料制作光波导，并以此为基础再制作阵列激光器、调制器等。通过这种集成化，可以实现光学系统的微型化、稳定性、易集成和均匀化的目的。

在集成光学有源和无源光子器件的制备中，采用各种方法制备，但是较简单、成本低的一种方法是离子交换法。但此方法需要实验控制，在自然情况下制作时间太长(一般在24小时以上)。

在有外加电场辅助情况下，热离子交换就不仅取决于离子的自扩散系数，还会受到外加电场的影响。在离子交换过程中，熔盐中的Na⁺离子通过扩散作用进入到K9玻璃中，K9玻璃中的Cs⁺离子扩散出来，每种离子的通量可用以下表达式：

φ‾ρ=-DCs▿C‾Cs∂lnα‾Cs∂lnC‾Cs+μ‾CsC‾CsEρ]]>

式中为离子的摩尔流量(mol/m².s)，为Cs离子电化学迁移率(m²/V.s)，为Cs离子在K9玻璃中的浓度(mol/m³)，为外电场强度(V/cm)。

因此，在现代光学领域中，一种加电场离子交换装置正起着越来越重要的作用。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：

1、交换后退火过程中，K9玻璃和熔盐能很好的分离，从而避免熔盐在凝固过程中挤压K9玻璃表面，导致交换区域破碎；

2、在不用任何附属物的情况下，使负电极与K9玻璃接触稳定；

3、保证装置在交换过程中熔盐不会流入负电极，导致电路短路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种外加电场辅助离子交换装置，包括内陶瓷、外陶瓷、陶瓷棒、陶瓷片和交换K9玻璃片；所述外陶瓷用于盛放交换所使用的熔盐；所述内陶瓷、所述陶瓷片、所述交换K9玻璃片依次固定叠合在一起；所述内陶瓷与所述陶瓷棒固定连接，通过所述陶瓷棒将所述内陶瓷悬挂于外陶瓷内；所述内陶瓷底部和所述陶瓷片均设置一通孔，用于固定负电极，所述负电极通过所述陶瓷片的通孔与所述交换K9玻璃镀镍膜的一面紧密接触。

所述的离子交换装置，所述两个通孔是同心设置。

所述的离子交换装置，采用高温胶将所述内陶瓷、所述陶瓷片、所述交换K9玻璃片依次粘合在一起。

所述的离子交换装置，陶瓷片尺寸仅为20×20mm²。

所述的离子交换装置，外陶瓷长宽高尺寸为75×75×50mm³，内陶瓷长宽高尺寸为50×40×25mm³。