[发明专利]一种在铌酸锂晶体上同时制备波导及光栅的方法

权利要求书

1.一种利用钛扩散法在铌酸锂基片上同时制备波导及光栅的方法，其特征在于步骤如下：

(1)依次用浓度不小于99.7v％的酒精和丙酮清洗铌酸锂基片后，将铌酸锂基片放在温度为120-180℃的加热板上烘烤2-5min；

(2)对清洗干净的铌酸锂基片进行匀胶，在铌酸锂基片表面附着一层光刻胶，光刻胶的厚度为100-300nm；

(3)利用电子束蚀刻系统(EBL)和一体化掩膜板对上述铌酸锂基片进行曝光，在显影剂中对光刻胶进行显影，然后将铌酸锂基片放置在温度为110℃的加热板上烘烤2-4min，固化光刻胶，在铌酸锂基片表面的光刻胶形成波导光栅一体化掩模，制备的掩模结构为矩形结构、正弦形结构、三角形结构或锯齿形结构，掩膜结构集波导掩膜结构和光栅掩膜结构于一体，且波导传输方向和光栅传输方向一致，波导掩模结构与光栅掩模结构具有重叠部分或无缝相邻；

(4)将步骤(3)中得到的铌酸锂基片表面利用溅射法制备一层厚度为60-100nm的钛膜，然后放入浓度不小于99.5v％的丙酮溶液中，在铌酸锂基片上形成波导光栅结构的钛条；

(5)将步骤(4)得到的带有钛条结构的铌酸锂基片放入高温扩散炉中进行钛扩散，扩散温度为980-1150℃，扩散时间为6-10h，在铌酸锂基片上形成布拉格波导光栅结构。

2.一种利用质子交换法在铌酸锂基片上同时制备波导及光栅的方法，其特征在于步骤如下：

(1)依次用浓度不小于99.7v％的酒精和丙酮清洗铌酸锂基片后，将铌酸锂基片放在温度为120-180℃的加热板上烘烤2-5min；

(2)对清洗干净的铌酸锂基片进行匀胶，在铌酸锂基片表面附着一层光刻胶，光刻胶的厚度为100-300nm；

(3)利用电子束蚀刻系统(EBL)和一体化掩膜板对上述铌酸锂基片进行曝光，在显影剂中对光刻胶进行显影，然后将铌酸锂基片放置在温度为110℃的加热板上烘烤2-4min，固化光刻胶，在铌酸锂基片表面的光刻胶形成波导光栅一体化掩模，制备的掩模结构为矩形结构、正弦形结构、三角形结构或锯齿形结构，掩膜结构集波导掩膜结构和光栅掩膜结构于一体，且波导传输方向和光栅传输方向一致，波导掩模结构与光栅掩模结构具有重叠部分或无缝相邻；

(4)选择苯甲酸作为质子源，将质子源和步骤(3)得到的铌酸锂基片放入玻璃管内，封住管口后放入标准恒温质子交换炉中，在温度160-250℃下让铌酸锂基片预热30-60min，通过转动玻璃管，使苯甲酸浸没铌酸锂基片并进行氢离子与锂离子的交换，交换时间为10-15min；

(5)达到交换时间后，转动玻璃管，使铌酸锂基片从质子源中脱离出来，关闭交换炉电源降至室温后，取出铌酸锂基片，用无水乙醇清洗铌酸锂基片表面以去除残留的苯甲酸，在铌酸锂基片上形成波导光栅结构。

3.根据权利要求1或2所述的在铌酸锂基片上同时制备波导及光栅的方法，其特征在于所述在铌酸锂基片上形成波导光栅结构与波导光栅一体化掩模结构保持一致；在铌酸锂基片上形成波导光栅结构为周期性的或非周期性的，波导光栅为长周期波导光栅或布拉格波导光栅；若波导光栅一体化掩模结构是周期性的，则在铌酸锂基片上形成的波导光栅结构是周期性的；若波导光栅一体化掩模结构是布拉格波导光栅结构，则在铌酸锂基片上形成布拉格波导光栅结构。