1.一种质子交换铌酸锂渐变折射率分布的仿真方法,其特征在于,首先控制质子交换和退火工艺过程,然后构建铌酸锂质子交换模型框架,计算得到退火后渐变折射率波导所支持模式的有效折射率,构建以铌酸锂渐变折射率波导样本测得的模式有效折射率和计算得到的相应的模式有效折射率为基础的评价函数,进行参数搜索匹配,建立符合自身工艺条件的铌酸锂质子交换模型,实现质子交换铌酸锂渐变折射率分布及其光学特性的准确仿真。
2.根据权利要求1所述的质子交换铌酸锂渐变折射率分布的仿真方法,其特征在于,质子交换和退火工艺过程如下:
首先,选择为X切Y传或者Z切Y传的铌酸锂晶片,将其置于苯甲酸锂和苯甲酸的恒温混合液中进行质子交换;
其次,测量质子交换后得到的平板波导的折射率和交换深度;
再次,在通氧的环境下对质子交换后的铌酸锂晶片进行高温退火;
最后,测试高温退火后得到的渐变折射率波导所支持的各个模式的有效折射率。
3.根据权利要求2所述的质子交换铌酸锂渐变折射率分布的仿真方法,其特征在于,铌酸锂质子交换模型包括以下几部分:
首先,建立非线性扩散退火模块框架,计算退火后波导渐变折射率分布;
然后,建立光学数值仿真模块,计算退火后渐变折射率分布波导在测试波长下所支持的各个模式的有效折射率;
最后,构建评价函数并进行参数搜索,完成适应自身实验条件的非线性扩散退火模块的构建。设置扩散系数函数、扩散时间系数为变量进行参数搜索,通过评价函数来评判,最终确定扩散参数。
4.根据权利要求3所述的质子交换铌酸锂渐变折射率分布的仿真方法,其特征在于,铌酸锂渐变折射率波导样本间仅交换时间或退火时间不同,每个铌酸锂渐变折射率波导样本数据包括质子交换后的深度、折射率和退火后渐变折射率波导所支持的波导模式的有效折射率。
5.根据权利要求2所述的质子交换铌酸锂渐变折射率分布的仿真方法,其特征在于,在质子交换阶段采用苯甲酸和苯甲酸锂的混合液作为质子源,温度波动控制应小于1℃,在通氧的条件下进行高温退火,退火后晶相须在α相。
6.根据权利要求3所述的质子交换铌酸锂渐变折射率分布的仿真方法,其特征在于,铌酸锂质子交换模型初始条件设定有平板波导深度、扩散系数函数、扩散时间系数、扩散时间步长。
7.根据权利要求3所述的质子交换铌酸锂渐变折射率分布的仿真方法,其特征在于,非线性扩散退火模块将质子交换后形成的一定厚度的平板波导作为扩散源,并用其折射率与铌酸锂基底折射率的差归一化质子浓度,选择非线性扩散模型描述质子退火扩散过程,得到退火后质子浓度的分布,并重新转换为退火后波导的折射率分布。
8.根据权利要求3所述的质子交换铌酸锂渐变折射率分布的仿真方法,其特征在于,评价函数为测试铌酸锂渐变折射率波导样本各模式的有效折射率与计算得到的相应各模式的有效折射率的标准差的和的平均值。