[发明专利]一种基于有机聚合物材料的有源复合光波导及其制备方法

权利要求书

1.一种基于有机聚合物材料的有源复合光波导结构，其特征在于：从下到上，依次由硅片衬底(15)、在硅片衬底(15)上生长的二氧化硅下包层(14)、在二氧化硅下包层(14)上制备的基于有机光放大材料的直波导结构和MZI波导结构的光波导芯层(13)、在光波导芯层(13)上制备的基于极化聚合物电光材料的上包层(12)、在上包层(12)上制备的CPW调制电极(11)组成；MZI波导(132)中间调制区两条直波导分别与CPW调制电极中心电极和其中一根地电极的位置对应。

2.如权利要求1所述的一种基于有机聚合物材料的有源复合光波导结构，其特征在于：硅片衬底的厚度为0.5～1mm，二氧化硅下包层的厚度为2～5μm，波导芯层的厚度为2～6μm，波导芯层的宽度为3～8μm；波导上包层的厚度为3～6μm；CPW调制电极的中心电极宽度、地电极宽度、中心和地电极间距、电极厚度分别为20～50μm、80～150μm、5～30μm、200～400nm；直波导的长度a₁为0.5～3cm；MZI波导输入、输出区直波导的长度a₂为0.5～1.5cm，Y分支的分支角度θ为0.5～1.5°，中间调制区的波导长度a₃为1～2cm。

3.如权利要求1～2任何一项所述的一种基于有机聚合物材料的有源复合光波导结构，其特征在于：有机光放大材料是将铒镱共掺氟化物纳米颗粒客体加入到甲苯有机溶剂之中，然后将溶液掺入到主体材料中并充分搅拌18～24小时，纳米颗粒是主体材料质量的1‰～4‰，然后将上述混合物溶液通过0.22μm～0.45μm孔径的分子筛过滤制备得到；铒镱共掺氟化物纳米颗粒为LaF₃：2～5mol％Er³⁺，20～25mol％Yb³⁺、NaYF₄：2～5mol％Er³⁺，20～25mol％Yb³⁺、BaYF₅：2～5mol％Er³⁺，20～25mol％Yb³⁺或LiYF₄：2～5mol％Er³⁺，20～25mol％Yb³⁺；主体材料为SU-8 2002、SU-8 2005、NOA61、NOA63或NOA73。

4.如权利要求1～2任何一项所述的一种基于有机聚合物材料的有源复合光波导结构，其特征在于：极化聚合物电光材料是将具有电光活性的生色团分子加入到环戊酮有机溶剂之中，加热搅拌30～60分种，使其充分溶解，然后通过0.22μm～0.45μm孔径的分子筛将其过滤后掺入到主体聚合物材料中，再加热搅拌2～5小时制备得到；生色团分子为分散红1、分散红19或分散红13；生色团分子是聚合物主体材料质量的5％～25％，主体材料是聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚酯或聚苯乙烯。