[发明专利]具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件及其制造方法

权利要求书

1.一种具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，包括：

一基层；

至少一反向耦合层，形成于该基层之上，一光波可局限于该反向耦合层之内传递；

一介质层，以包覆反向耦合层的方式形成于基层之上；以及

至少一顺向耦合层，形成于该介质层之上，该顺向耦合层的一端可与一外部光纤连接，以耦合光纤所传输的该光波；

其中，该介质层的折射系数相同于顺向耦合层的折射系数，使得光波于顺向耦合层内传递时，会将介质层与该顺向耦合层视为同一物质，故光波可无损耗地经由介质层被耦合进入该反向耦合层。

2.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该基层为一半导体材料基层、一半导体复合材料基层与一玻璃基层中任一种。

3.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该反向耦合层的材料为硅、氮化硅、氮化氧硅、与碳化硅中任一种。

4.根据权利要求3所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该反向耦合层的结构为一楔形结构。

5.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该介质层为一半导体材料或半导体复合材料。

6.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该顺向耦合层为一感光材料，其材料编号为SU-8。

7.根据权利要求6所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该顺向耦合层的结构为一三维锥状结构，其具有一斜表面，当该斜表面的一表面斜率越高，则顺向耦合层对该光波的耦合效率越高。

8.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该反向耦合层的折射系数系大于该介质层的折射系数，该顺向耦合层的折射系数系大于空气的折射系数，且该基层的折射系数系大于空气的折射系数。

9.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，借由该顺向耦合层-该介质层-该反向耦合层的高效率耦合，该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件可耦合的光波长范围为1530nm～1580nm。

10.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该顺向耦合层还具有一斜表面，当该斜表面与介质层的表面的夹角小于0.674°时，顺向耦合层的光藕合效率高于90％。

11.一种具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，其特征在于，包括：

(a)置备一基层；

(b)在该基层之上形成一反向耦合层；

(c)利用微影蚀刻的方式，将该反向耦合层制成一楔形结构；

(d)以包覆该反向耦合层的方式，在基层之上形成一介质层；

(e)在该介质层之上形成一顺向耦合层；

(f)制备一模具；

(g)使用该模具，以压模的方式将该顺向耦合层制成一三维锥状结构；以及

(h)利用微影蚀刻的方式将顺向耦合层的两侧面制成一楔形表面。

12.根据权利要求11所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，其特征在于，该步骤(c)还包括：

(c1)在该反向耦合层之上形成一第一光阻层；

(c2)借由曝光显影决定该第一光阻层的图形；

(c3)以第一光阻层为阻挡层，蚀刻反向耦合层；及

(c4)移除第一光阻层。

13.根据权利要求11所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，其特征在于，该步骤(f)还包括：

(f1)制备一模具基板；

(f2)涂布一第二感光材料于该模具基板之上；

(f3)压印该第二感光材料，使其具有一特定角度；

(f4)借由曝光显影，将第二感光材料制成一三维锥状结构；

(f5)填入一聚合物于模具基板；

(f6)静置该聚合物一段时间；及

(f7)将聚合物由模具基板之上移除。

14.根据权利要求11所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，其特征在于，该介质层借由电浆辅助化学气相沈积技术而形成于该基层之上。