[发明专利]一种THz波段氧化钒光开关及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通讯技术领域，特别涉及一种THz波段氧化钒光开关及其制作方法。

背景技术

近年来正在发展的全光网络技术对新型光开关器件提出了更高的要求：开关速度快、插入损耗小、消光比大、寿命长、结构微型化易于集成、功耗低和价格低廉。目前广范应用的光开关器件主要包括以下两种：一种是机械式光开关，如微机械光开关，微机械光开关应用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微型电子机械系统)技术制作，具有插入损耗小、集成度高等优点，却存在由于物理位移的运行方式导致开关速度慢等缺点；另一类为非机械式波导光开关，利用固体材料的物理效应(如电光、热光、磁光和声光效应)实现光路转换，但非机械式波导光开关均具有插入损耗大的缺点。

发明内容

为了解决上述问题，提高光开关的开关速度、降低插入损耗，本发明提供了一种THz波段氧化钒光开关及其制作方法，

一种THz波段氧化钒光开关，所述氧化钒光开关由氧化钒薄膜构成，所述氧化钒薄膜装载在太赫兹时域频谱系统或调制解调器中。

一种THz波段氧化钒光开关的制作方法，所述方法包括以下步骤：

(1)利用反应磁控溅射方法在硅衬底材料上制备氧化钒薄膜；

(2)利用太赫兹时域频谱系统产生THz波，当THz波传输时，激光激发所述氧化钒薄膜，使得THz波不能通过所述氧化钒薄膜，实现了所述氧化钒光开关的关闭；

(3)利用所述太赫兹时域频谱系统产生THz波，当THz波传输时，撤掉激光，使得THz波通过氧化钒薄膜，实现了所述氧化钒光开关的开启。

步骤(1)中所述利用反应磁控溅射方法在硅衬底材料上制备氧化钒薄膜，具体包括：

将硅片切割成1×2cm的衬底，制备硅衬底；

使用超声波清洗机，将制备的所述硅衬底依次放置于丙酮、无水乙醇中进行清洗；

将清洗后的硅衬底置于超高真空对靶磁控溅射设备的真空室，抽真空至本体真空达到1～2×10^-4Pa；

在所述超高真空对靶磁控溅射设备的真空室内，采用质量纯度为99.9％的金属钒作为靶材，将质量纯度为99.99％的氩气和质量纯度为99.99％的氧气作为工作气体，溅射工作气压为1～2.0Pa，氩气流量48sccm，氧气流量0.5～1.0sccm，溅射功率为200W，溅射时间为30～120min，制得氧化钒薄膜。

所述方法还包括：

通过控制所述氧化钒薄膜的厚度来控制所述氧化钒光开关的开关速度。

所述通过控制所述氧化钒薄膜的厚度来控制所述氧化钒光开关的开关速度，具体为：

所述氧化钒薄膜的厚度与所述氧化钒光开关的开关速度成反比。

所述本体真空为2×10^-4Pa，所述溅射工作气压为2.0Pa，所述氩气流量为48sccm，所述氧气流量为0.8sccm，所述溅射功率为200W，所述溅射时间为30min。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

通过本发明提供的THz波段氧化钒光开关及其光开关的制作方法，实现了开关速度快、插入损耗低、消光比高等。

附图说明

图1为本发明提供的THz波段氧化钒光开关的制作方法的流程图；

图2为本发明提供的THz时域频谱系统的结构图；

图3为本发明提供的THz波段氧化钒光开关的测试结果示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了解决上述问题，提高光开关的开关速度、降低插入损耗，本发明实施例提供了一种THz波段氧化钒光开关及其制作方法，参见图1，详见下文描述：

氧化钒是一种典型的过渡金属氧化物，1959年Morin首次发现氧化钒具有热致相变特性，在340K热力学温度左右发生一级结构相变。低于340K时，氧化钒具有单斜金红石结构(半导体相)，高于340K时则氧化钒转变为四方金红石结构(金属相)。在相变过程中，氧化钒的电阻率、磁化率、光折射率、透射率和反射率发生了可逆突变。氧化钒的这种突变特性在光电开关、热敏电阻、强激光防护装置和节能窗玻璃等众多的领域具有良好的应用前景，在国防建设，航天技术以及改善人类生活质量都有十分重要的意义。