[发明专利]电控光开关阵列微流控芯片的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新颖的电调谐微流控光开关阵列芯片的集成化制作方法，属于光通信网络器件集成技术领域。

背景技术

微流控光学是一项具有重要意义的新技术，它将现代微流控技术和微光电子技术相结合，研制一类能够根据外界环境变化、具有结构重组和自适应调节能力的光学集成器件和系统，将在传感、通信、信息处理等领域具有重要的应用前景。

微流控技术作为微全分析系统的关键与核心，一直是MEMS领域中的一个研究重点。随着微流控技术水平的不断提高以及与其它学科的不断渗透与融合，近年来已涌现出一批令人注目的研究热点，其中微流控光学器件就是其典型代表。微流控技术与光器件的融合，为传统光器件的微型化、阵列化、低成本化以及高精度控制提供了可能。新型光学器件的近期研究成果包括一些基于微流控技术的可变焦光透镜、显示器件、光开关、以及可调光纤光栅等。

尽管现存光开关各具有独特的优点，但也让我们看到现存光开关的不足之处，特别是交换矩阵这一参数。除了MEMS等少数类型的光开关以外，现存光开关的交换容量总是有限，很难制成大阵列；而MEMS光开关本身在高端口密度及抗机械摩擦、磨损或震动等方面也存在不足之处。本发明将提出一种新的设计思想，与目前的微流控技术相结合，产生一种新型阵列光开关。

微流控芯片的主要特征是其容纳流体的有效结构至少在一维度上为微米级尺度，显著增大了流体环境的面积/体积比例。这一特征在微流控系统中导致一系列物体表面有关的，决定其特殊性能的特有效应。

参考文献：

[1]Demetri Psaltis，Stephen R.Quake2 & Changhuei Yang，Developingoptofluidic technology through the fusion of microfluidics and optics，Nature，Vol.442，No.27，(2006)381-386

[2]Mistuhiro Makihara，Makoto Sato，Fusao Shimokawa.MicromechanicalOptical Switches Based on Thermocapillary Integrated in WaveguideSubstrate.JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY.1999，17(1)：14-18.

[3]David A.Chang-Yen，Richard K.Eich，Bruce K.Gale.A Monolithic PDMSWaveguide System Fabri cated Using Soft-Lithography Techniques.JOURNAL OFLIGHTWAVE TECHNOLOGY.2005，23(6)：2088-2093.

[4]赵波，李宏生.MEMS光开关的研究与进展[J].微纳电子技术，2004，(2)

[5]徐书洁，段玉岗，丁玉成，卢秉恒.PDMS微流控芯片模具的新型快速制作方法[J].机械工程学报，2007，(06).

[6]罗元，张毅，黄尚廉.MEMS光开关及主要工艺技术的研究[J].激光杂志，2001，(06).

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提出一种电控光开关阵列微流控芯片的制作方法，解决微流控光开关阵列的集成化制造方法问题，实现结构功能。

技术方案：

1、基本原理和芯片结构：

本发明的微流控光开关阵列的基本结构如图1所示，它是“光波导层+底导电层+带导电膜块的绝缘层+上盖板”的夹心结构。单元结构中，第一层为盖板，上面留有通气孔、注液孔和电极孔，底部还有用微流道工艺制作的凹槽；第二层为绝缘层，其上镀有导电小膜块，以及与盖板上小孔对应匹配的通气孔和注液孔；第三层是光波导层，除了微流道工艺制作的微流道外，中部是储液小槽及其穿过的细管；第四层为底板，在底板的PDMS上镀有一层导电膜。在光开关结构中，盖板、光波导层和底板皆采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为基材。

在光波导层的正面二维结构中，细管在储液小槽的另一端也有少许伸出。这是为了避免绝缘层上注液孔位置与导电膜块对应的区域交叉，其一方便了液体的注入，保证液体充满小槽，其二也方便了注液后注液孔的填封。