[发明专利]表征具有问题折射率分布的玻璃基离子交换制品中的应力的棱镜耦合方法

说明书

本文公开的棱镜耦合方法涉及确定原始IOX制品的应力特征，所述原始IOX制品具有掩埋IOX区域，其具有掩埋折射率分布，该掩埋折射率分布从某种意义上讲是有问题的，其阻止使用棱镜耦合器系统来测量原始IOX制品。所述方法包括在原始IOX制品的掩埋IOX区域的表面部分中对原始IOX制品的掩埋IOX区域进行改性以形成经改性的IOX制品，所述经改性的IOX制品具有未掩埋的折射率分布，其允许使用棱镜耦合器来测量经改性的IOX制品。所述方法还包括使用棱镜耦合器系统来测量经改性的IOX制品的模式谱。所述方法还包括由经改性的IOX制品的模式谱来确定原始IOX制品的一种或多种应力特征。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119要求2018年3月2日提交的系列号为62/637,679的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。

技术领域

本公开涉及玻璃基离子交换(IOX)制品，尤其涉及表征玻璃基IOX制品中的应力的棱镜耦合方法，在所述玻璃基IOX制品中，折射率分布存在问题，因为其阻止表征应力的棱镜耦合测量方法的常规应用。

背景技术

化学强化的玻璃基制品通过使玻璃基基材经受化学改性以提高至少一个强度相关性特征(例如硬度、抗断裂性等)来形成。已经发现，化学强化的玻璃基制品作为基于显示器的电子装置——尤其是手持式装置，例如手机和平板电脑——的盖板玻璃具有特定用途。

在一种方法中，化学强化通过IOX过程实现，由此，玻璃基基材的基质中的离子被外部引入的(即，替代性或向内扩散的)离子替代，例如被来自熔融浴的离子替代。当替代性离子比本地(或向外扩散的)离子更大时(例如，Na⁺离子被K⁺离子替代)，则一般发生强化。IOX过程使得在玻璃中得到IOX区域，其从制品表面延伸到基质中。IOX区域在基质中限定了具有层深度(DOL)的折射率分布，该层深度代表IOX区域的尺寸、厚度或“深度”，并且相对于制品表面来测量。折射率分布还限定了与应力相关的特征，包括应力分布、表面应力、压缩深度、中心张力、双折射率(birefringence)等。折射率分布还可在玻璃基制品中限定光波导，当折射率分布满足某些标准时，该光波导支持给定波长的光的m个导模。

棱镜耦合方法可以用于测量在玻璃基IOX制品中形成的平面光波导的导模谱，以表征IOX区域的一种或多种性质，例如折射率分布和上述与应力相关的特征。该技术已经用于测量用于各种应用[例如，用于显示器(例如，智能手机的显示器)的化学强化盖板]的玻璃基IOX制品的性质。这些测量用于确保IOX区域具有期望的特征并且落在给定应用的每种选定特征的选定设计容差的范围内。

虽然棱镜耦合方法可用于许多类型的常规玻璃基IOX制品，但是这些方法并不总是有效，有时对某些玻璃基IOX制品完全无效，这些玻璃基IOX制品例如是具有掩埋的折射率分布而使得对IOX波导的光耦合成问题的那些制品。在一种情况中，层深度较大的掩埋折射率分布支持大数目m(例如，m100)的波导模，这可使棱镜耦合器测量系统的分辨率模糊。同时，即使在IOX区域的近表面部分中的相对较小的折射率差Δn_s＝n₁–n_s(其中，n₁是最大折射率n₁并且n_s是表面折射率，并且其中n₁n_s)可限制棱镜耦合系统将光耦合到IOX区域的深部中的能力，这却阻止了在整个IOX区域上测量一种或多种选定的与应力相关的性质。

发明内容