1、玻璃基離子交換技術(shù)是制作平面光波回路(Planar Lightwave Circuit，PLC)型器件的重要技術(shù)之一，它可以廣泛應(yīng)用于制作PLC型光分路器、光放大器以及波分復(fù)用器(Wavelength Division Multiplexer，WDM)等光網(wǎng)絡(luò)核心器件。在光纖到戶(Fiber To The Home，F(xiàn)TTH)全球擴展的時代，玻璃基離子交換技術(shù)具有重要的研究意義和應(yīng)用價值。
　　 論文結(jié)合了玻璃離子交換技術(shù)的理論

2、和工藝，在技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)化過程中，首先提出了具有工藝指導(dǎo)意義的電場輔助離子交換模型；接著基于該模型構(gòu)建了銀鈉離子交換工藝的分析方法，改進了工藝過程；最后，基于工藝分析方法實現(xiàn)了玻璃基離子交換單模波導(dǎo)及光分路器的制作，器件的指標(biāo)滿足同類相關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，并建立了以新模型為核心的玻璃基離子交換型光器件的工藝分析體系。
　　 1.電場輔助離子交換模型
　　 論文通過對經(jīng)典的離子交換模型的分析，研究了經(jīng)典的電場輔助離子交換模型-

3、-恒電壓模型的近似條件。實驗發(fā)現(xiàn)，由于電場輔助離子交換模型中存在的電致熱效應(yīng)(電場引起的焦耳熱效應(yīng))，恒電壓模型存在誤差。論文在模型分析中提取了電荷密度通量作為特征參量，建立了熱無關(guān)的電場輔助離子交換模型，通過實驗比較了經(jīng)典模型與新模型的工藝容差，驗證了新模型對工藝的良好表征；并通過后續(xù)實驗進一步拓展了新模型對任意過程的電場輔助離子交換的廣泛適用性.該模型對實際工藝的過程控制以及參數(shù)調(diào)整具有重要的指導(dǎo)意義。
　　 2.銀鈉離子交

4、換工藝的分析方法及改進
　　 玻璃基離子交換技術(shù)中最實用的技術(shù)之一是銀鈉離子交換技術(shù)，它包含熱離子交換和電場輔助離子交換，其中，電場輔助離子交換的過程控制是玻璃基離子交換技術(shù)的關(guān)鍵?；陔姾擅芏韧磕Ｐ停撐目偨Y(jié)并提出了電場輔助離子交換的工藝分析方法，有效地控制了交換過程，為波導(dǎo)及器件制作提供了指導(dǎo)方案，為改善制作工藝的穩(wěn)定性和一致性奠定了基礎(chǔ)。同時熱離子交換和電場輔助離子交換在光器件制作工藝上分別具有各自的瓶頸，諸如“銀線”、

5、熱不均勻性以及熔鹽渾濁等問題。針對這些問題，論文進行了深入的分析，有針對性地提出了解決方案，并通過實驗對各種方案做出了恰當(dāng)?shù)脑u價。
　　 3.基于新工藝分析方法的波導(dǎo)及光分路器的制作
　　 根據(jù)離子交換的特殊需要，論文針對性地設(shè)計并熔制了適合于離子交換的玻璃材料。基于新的玻璃材料，論文采用工藝分析方法選擇了合適的工藝參數(shù)，制備得到了傳輸損耗0.1dB/cm，與單模光纖耦合損耗在0.2至0.3dB的單模波導(dǎo)，大大降低了波導(dǎo)

6、的附加損耗，為高性能光器件的設(shè)計制作提供了參考依據(jù)。同時，論文采用彎曲優(yōu)化的傾斜Y分支型的光分路器的設(shè)計，結(jié)合波導(dǎo)制作的工藝分析體系，以及批量的重復(fù)性實驗以及標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品化測試，得到插入損耗典型值為10.3dB，均勻性典型值為0.67dB，老化前后的插入損耗變化在0.1dB以內(nèi)的1×8光分路器，器件各項指標(biāo)均符合Bellcore GR-1209標(biāo)準(zhǔn)。基于以上工作，論文總結(jié)了可向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)變的玻璃基離子交換型光器件的制作工藝體系，為研發(fā)光分路

7、器芯片以及同類新型光器件產(chǎn)品提供了重要的參考依據(jù)。
　　 通過以上內(nèi)容的研究，論文以電致熱效應(yīng)為起點，提出了電荷密度通量模型，使電場輔助離子交換的工藝過程具有穩(wěn)定性和多樣性，大大增加了波導(dǎo)器件制作的可控性和靈活性。同時，論文基于新模型的指導(dǎo)，改進了電場輔助離子交換工藝；為工藝制作瓶頸提出了有效的解決方案，增加了工藝容差。最后，論文基于模型的指導(dǎo)和工藝的總結(jié)，制備得到了低損耗的單模波導(dǎo)，實現(xiàn)了高性能光分路器的批量制作，為玻璃基光器