[发明专利]一种平面光学波导芯片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属平面光学波导器件技术领域，特别是涉及一种平面光学波导芯片的制备方法。 

背景技术

随着光通讯技术的迅猛发展，平面光波导器件得到广泛应用。平面光波导器件因为其结构紧凑、集成度高、低损耗、高可靠性，已经成为光通讯技术领域最核心的器件。但由于平面波导芯片的传统生产设备昂贵，制备工艺复杂，极大的限制了平面光波导器件的低成本普及应用。通过技术创新，降低平面光波导芯片的生产成本，已成为光通讯技术进一步发展的要求。 

平面光波导芯片主要由基板、下包层、芯层、上包层构成。下包层、芯层、上包层是厚度为微米级别的薄膜层。芯层的折射率高于上、下包层，通过芯层结构的设计，使光信号在芯层中按需要的方式传播。平面光波导芯片的芯层，上、下包层的制备技术是最核心的技术。平面光波导芯片的芯层及上、下包层及芯层的传统制备方法主要为：化学气相沉积、磁控溅射沉积、溅射法、真空蒸发法、阳极氧化法、等离子体氧化法、热氧化法、火焰法等。这些制备方法存在设备昂贵，工艺复杂，厚膜制备时间长、应力大等缺点，难以制备低成本的平面光波导芯片。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种平面光学波导芯片的制备方法，该方法简单，成本低，效率高，适合于工业化生产。 

本发明的一种平面光学波导芯片下包层的制备方法，包括： 

把平面波导芯片的基板固定在旋转涂胶机上；把无机氧化硅纳米溶胶材料滴在基板上，通过控制旋转涂胶机转速，使无机氧化硅纳米溶胶材料形成均匀薄膜(涂胶过程包括：滴胶，旋转匀胶，高速成膜)；对所述薄膜进行热处理，使薄膜固化，即得下包层。 

上述制备方法适合于平面波导芯片的芯层或上包层。 

本发明的一种平面光学波导芯片的制备方法，包括： 

(1)把平面波导芯片的基板固定在旋转涂胶机上；把无机氧化硅纳米溶胶材料滴在基板上，通过控制旋转涂胶机转速，使无机氧化硅纳米溶胶材料形成均匀薄膜(涂胶过程包括：滴胶，旋转匀胶，高速成膜)；对所述薄膜进行热处理，使薄膜固化，即得下包层； 

(2)与上述制备下包层相同方法，在下包层上制备芯层，并对其进行光刻和蚀刻等工艺； 

(3)与上述制备下包层相同方法，在步骤(2)制得的芯层上制备上包层，即得平面光学波导芯片。 

上述基板材料为硅、石英或其它玻璃材料。 

上述的旋转涂胶机的转速为300rpm～3000rpm；通过控制旋转设备转速来控制膜层厚度。 

上述无机氧化硅纳米溶胶材料的成分为5-90％的二氧化硅纳米分散颗粒，其中二氧化硅的颗粒大小可以从几纳米(nm)到上千纳米(1微米，μm)不等；其中无机氧化硅纳米溶胶材料的折射率通过掺杂Ge、P、B等进行调整。 

上述制备下包层的无机氧化硅纳米溶胶材料的折射率为1.2～1.8；制备芯层的无机氧化硅纳米溶胶材料的折射率为1.25～1.85；制备上包层的无机氧化硅纳米溶胶材料的折射率1.2～1.8；所述折射率相对于1550nm波长光。 

上述根据需要可多次重复涂胶、固化的过程，以得到所需厚度的下包层。 

上述下包层厚度为10～50um；芯层的厚度为2～20um；上包层厚度为10～50um。 

上述的下包层、上包层或芯层的厚度通过单次旋转涂胶形成；或者是多次旋转涂胶形成，重复次数以1～50次为宜。 

上述的热处理方式为光照、加热等。其中热处理温度为摄氏100度到800度，热处理时间0.5～10小时。 

本发明的工艺流程如图3所示。 

有益效果

本发明采用液相旋转涂胶的方法代替传统的气相蒸镀方法来制备平面波导芯片的下包层、芯层及上包层，可减少制备工序，缩短制备周期，提高制备效率，大幅度降低制备成本，适合于工业化生产。 

附图说明

图1为采用本发明的方法制备的平面光波导结构示意图； 

图2为采用本发明的方法制备的平面光波导电子显微镜照片。 

图3是本发明的工艺流程图。 

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 

实施例1