[发明专利]一种Te基全硫系光波导的制备方法

说明书

本发明公开了一种Te基全硫系光波导的制备方法，其包括以下步骤：①取一块硫系玻璃作为衬底；然后在硫系玻璃的光滑的上表面上镀设一层Ge‑Sb‑Se硫系薄膜；接着在Ge‑Sb‑Se硫系薄膜上涂覆一层光刻胶；②利用具有所需掩膜结构的掩膜板对步骤①得到的基材进行曝光和显影，得到具有掩膜结构的基材；③在步骤②得到的具有掩膜结构的基材上镀设一层Ge₁₅Ga₁₀Te₇₅硫系薄膜；④将步骤③得到的基材完全浸入有机溶剂中，利用有机溶剂溶解步骤③得到的基材中的光刻胶，同时带走了位于光刻胶上方的Ge₁₅Ga₁₀Te₇₅硫系薄膜，形成Te基全硫系光波导；优点是其制备得到的Te基全硫系光波导具有更宽的光透过范围，且对光具有很好的限域作用，能够有效地减少传输损耗。

技术领域

本发明涉及一种光波导的制备技术，尤其是涉及一种Te基全硫系光波导的制备方法。

背景技术

集成光子技术是光子技术的重要发展方向。光波导被定义为由低折射率区域包围起来的高折射率区域，它是集成光学的基本组成单位，也是全光通信的基础。平面集成光波导器件由于其小型化、集成化的优势在光纤通讯、光学遥感、传感、光存储和光电显示等领域发挥着日益重要的作用。

硫系玻璃是以硫族元素(S(硫)、Se(硒)、Te(碲))为主，引入Si(硅)、Ge(锗)、As(砷)、Sb(锑)等元素形成的非晶态材料，是一种红外光学材料，它具有高折射率、高稀土掺杂能力、极大的光学非线性和光敏特性，这些特点使得硫系玻璃光波导器件在中红外及远红外气体和生物传感、中红外激光光源、全光器件、以及星际空间探测领域具有广阔的应用前景。图1给出了Te基材料、Se基材料、S基材料、ZBLAN材料及SiO₂材料的透过光谱，从图1中可以看出Te基材料的红外透过窗口在20微米附近，而Se基材料的红外透过窗口在17微米附近，S基材料的红外透过窗口在13微米附近。由此可见，硫系材料中Te基材料与Se基材料、S基材料相比，它具有更宽的红外透过窗口(可以达到25微米)，它能够完全覆盖生物传感应用的光谱范围，在生命探测、生物有机物的指纹区探测具有广泛的应用前景。

目前的硫系玻璃光波导器件基本以SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅)平台为主，其衬底为低折射率的SiO₂(二氧化硅)材料，但是由于SiO₂材料的红外截止波长小于4微米，因此，对于中远红外传输，用SiO₂作为光学材料必然会造成很大的吸收损耗，这将影响其红外区域的工作应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种Te基全硫系光波导的制备方法，其制备得到的Te基全硫系光波导具有更宽的光透过范围，且对光具有很好的限域作用，能够有效地减少传输损耗。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种Te基全硫系光波导的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

①取一块硫系玻璃作为衬底；然后在硫系玻璃的光滑的上表面上镀设一层Ge-Sb-Se硫系薄膜；接着在Ge-Sb-Se硫系薄膜上涂覆一层光刻胶；

②利用具有所需掩膜结构的掩膜板对步骤①得到的基材进行曝光和显影，得到具有掩膜结构的基材；

③在步骤②得到的具有掩膜结构的基材上镀设一层Ge₁₅Ga₁₀Te₇₅硫系薄膜；

④将步骤③得到的基材完全浸入有机溶剂中，利用有机溶剂溶解步骤③得到的基材上的光刻胶，同时带走位于光刻胶上方的Ge₁₅Ga₁₀Te₇₅硫系薄膜，形成Te基全硫系光波导。

所述的步骤①中的硫系玻璃的上表面和下表面均为通过磨平、抛光技术形成的光滑的表面。