[发明专利]极化晶体波导器件及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种极化晶体波导器件，其特征在于，所述极化晶体波导器件从上至下依次包括涂覆层II，涂覆层I，质子交换层或金属扩散层和极化晶体。

2.根据权利要求1所述的极化晶体波导器件，其特征在于，所述极化晶体波导器件中所述涂覆层II的折射率最低；

所述涂覆层I的折射率低于所述极化晶体的折射率。

3.根据权利要求1所述的极化晶体波导器件，其特征在于，所述质子交换层或金属扩散层的折射率沿着深度方向递减；

其中，所述深度方向为质子交换层或金属扩散层沿向所述极化晶体的方向。

4.根据权利要求1所述的极化晶体波导器件，其特征在于，所述涂覆层II的厚度为0.5～10μm；

所述涂覆层I的厚度为0.1μm～5μm；

所述质子交换层或金属扩散层的深度为0.5～3μm；

所述极化晶体的厚度为0.1mm～1mm。

5.根据权利要求1所述的极化晶体波导器件，其特征在于，所述涂覆层I的形状为光波导回路形状；

所述极化晶体结构选自单周期、多周期、啁啾或级联；

优选地，所述涂覆层I的形状选自条状、马赫增、环形腔中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的极化晶体波导器件，其特征在于，所述涂覆层II包括SiO₂、MgF中的一种；

所述涂覆层I包括Si_xN_y、Ta₂O₅、HfO₂、Al₂O₅、ZrO₂、Nb₂O₅中的至少一种；

所述质子交换层包括所述极化晶体经过质子交换，退火获得的薄膜层；

所述金属扩散层包括金属离子进入所述极化晶体表面获得的薄膜层；

优选地，所述金属离子包括Ti⁺、Zn⁺、Ge⁺中的一种；

所述极化晶体包括周期性极化晶体中的一种；

优选地，所述极化晶体包括周期性极化铌酸锂晶体、周期性极化磷酸氧钛钾晶体、周期性极化钽酸锂晶体、周期性极化锗酸硼锂晶体、周期性极化砷酸钛氧铷晶体、周期性极化元素掺杂铌酸锂晶体、周期性极化元素掺杂钽酸锂晶体；

优选地，所述掺杂的元素选自Mg、Zn中的至少一种；

优选地，所述极化晶体的崩边≤0.1mm；

优选地，所述极化晶体的两个通光端面进行抛光，所述抛光后的端面上含有增光膜或高反膜。

7.权利要求1至6任一项所述的极化晶体波导器件的制备方法，其特征在于，包括：

(1)在极化晶体表面制备质子交换层或金属扩散层；

(2)在所述质子交换层或金属扩散层表面制备涂覆层I；

(3)在所述涂覆层I表面制备涂覆层II。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述质子交换层的制备方法包括：将所述极化晶体进行质子交换，退火，在所述极化晶体表面获得所述质子交换层；

优选地，所述质子交换包括：将所述极化晶体置于弱酸性溶液中，200～250℃质子交换5～8小时；

优选地，所述退火的条件为：富氧条件下退火3～6小时，退火的温度为300～350℃；

步骤(1)中所述金属扩散层的制备方法包括：在500～600℃的条件下，将镀有金属薄膜的极化晶体，进行富氧扩散15～50个小时；

优选地，所述金属薄膜中的金属包括Ti、Zn、Ge中的一种；

步骤(2)中所述涂覆层I的制备方法包括：通过等离子体气相沉积、电子束蒸发或磁控溅射，光刻，刻蚀得到涂覆层I；

步骤(3)中所述涂覆层II的制备方法包括：通过等离子体气相沉积、电子束蒸发或磁控溅射得到涂覆层II。