[发明专利]一种聚合物波导光栅的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造聚合物波导光栅技术领域，尤其涉及一种聚合物波导光栅的制作方法。

背景技术

随着高速信息化技术的发展，集成光学器件正逐步取代传统的微光学器件，成为未来光通信、光计算和光传感器等领域的核心结构单元。在这些集成光学器件中，光波导作为传输光信号的载体，是其基本的组成部分。

与无机材料（如硅和二氧化硅等）制备的光波导相比，有机聚合物材料制备的光波导由于具有易于掺杂和功能化、折射率可控、易与光纤匹配、制备过程简单、柔韧性好和成本低等优点，成为集成光学器件中光波导材料的另一种有效选择，尤其是在柔性光芯片和光互连应用领域，具有更加凸显的优势。因此，有机聚合物光波导有着广泛的应用前景。

波导中的光栅可以实现对导波光的反射、滤波和耦合等功能，在滤波器、波分复用/解复用器、激光器和光学传感器等各类光学器件中起着非常重要的作用，是光芯片或光互连中必不可少的功能单元。因此，研制一种简便、通用的在聚合物波导中制备光栅的方法，对柔性光芯片和光互连应用领域的发展具有十分重要的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种简便、通用的聚合物波导光栅的制作方法。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

第一方面，提出了一种聚合物波导光栅的制作方法，包括：

根据待制作聚合物波导光栅的类型和性能参数，确定所述待制作聚合物波导光栅的光栅周期、光栅周期数及其光栅处的折射率改变量；

根据所述待制作聚合物波导光栅的聚合物材料的折射率改变量与电子束曝光剂量之间的关系，确定所述待制作聚合物波导光栅中待形成光栅处所需的电子束曝光剂量；

根据所述电子束的曝光剂量，设定电子束曝光系统的参数；

将表面形成有聚合物波导的基片放入所述电子束曝光系统中，并根据所述待制作聚合物波导光栅的光栅周期及光栅周期数，设定所述电子束曝光系统的曝光路径；

曝光路径设置好以后，利用所述电子束曝光系统对所述聚合物波导进行曝光，形成聚合物波导光栅。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，根据待制作聚合物波导光栅的类型和性能参数，确定所述待制作聚合物波导光栅的光栅周期、光栅周期数及其光栅处的折射率改变量包括：

根据待制作聚合物波导光栅的反射波长和光栅阶数，确定所述待制作聚合物波导光栅的光栅周期；

根据所述待制作聚合物波导光栅的反射率，确定所述待制作聚合物波导光栅中光栅处的折射率改变量和光栅周期数。

结合所述第一方面的第一种可能实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述待制作聚合物波导光栅的反射波长、光栅阶数与所述待制作聚合物波导光栅的光栅周期之间的关系为：

Λ=lλ/2n_eff；

其中，Λ为所述待制作聚合物波导光栅的光栅周期；l为所述待制作聚合物波导光栅的光栅阶数；λ为所述待制作聚合物波导光栅的反射波长,n_eff为聚合物波导的有效折射率。

结合所述第一方面的第一种可能实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述待制作聚合物波导光栅的反射率与所述待制作聚合物波导光栅的光栅周期数、光栅处的折射率该变量之间的关系为：