[发明专利]使用Ag-Na离子交换形成于高透射率玻璃中的低损耗波导器

说明书

本文中所公开的低损耗离子交换(IOX)波导器包括：玻璃基板，具有顶面且包括碱‑铝硅酸盐玻璃，所述碱‑铝硅酸盐玻璃具有在3与15莫耳百分比之间的Na₂O及20百万分率(ppm)或更低的Fe浓度。所述玻璃基板包括掩埋Ag‑Na IOX区域，其中此区域及玻璃基板的周围部分界定所述IOX波导器。所述IOX波导器具有光学损耗OL≤0.05dB/cm及双折射率数值|B|≤0.001。具有多个IOX波导器的所述玻璃基板可以用作用于具有光学功能性的系统的光学背板且可以在数据中心及高性能数据传输应用中找到用途。

相关申请的交叉引用

此申请案依据专利法请求于2018年1月18日所提出的第62/618866号的美国临时专利申请案的优先权权益，该申请案的整体内容于本文中以引用方式依附及并入本文中。

技术领域

本公开内容与由离子交换(IOX)过程所形成的波导器相关，且详细而言是与使用Ag-Na IOX过程形成于高透射率玻璃中的低损耗波导器相关。

背景技术

光学波导器越来越多地被用于与支持光学收发模块的硅光子印刷电路板(PCB)形成光学链路。在一些情况下，光学波导器被整合在硅光子PCB中且被光学连接到光纤。在其他较长距离的应用(例如高达约2米)中，光学波导器被用来界定光学背板，该光学背板用来在电路板上的芯片之间、在电路板之间、或在电子设备机架内的光电(O-E)设备之间、或在电子设备机架之间提供高速的光学互连结构。

对于硅光子系统的性能不断增加的要求已经转而不断增加了对于此类系统中所使用的光学波导器的性能的要求。这些要求中的一者是光学信号的低损耗透射(例如0.05dB/cm或更低)，特别是用于例如与光学背板相关联的相对长的光学透射的情况。其他的要求包括，IOX波导器是热稳定的、具有为零的或非常低的双折射率，且内部形成有波导器的基板是机械稳定的且具有要不是与硅光子系统中所使用的其他材料的热膨胀系数(CTE)相同就是接近该热膨胀系数的热膨胀系数。

发明内容

本公开内容的一个实施例是一种在基板中形成IOX波导器的方法。所述方法包括以下步骤：a)在所述基板的顶面上形成掩膜，所述掩膜对所述顶面界定通往所述顶面的至少一个开口，其中所述基板包括碱-铝硅酸盐玻璃，所述碱-铝硅酸盐玻璃包括Na且包括浓度等于或小于50百万分率的Fe；b)在所述至少一个开口内通过所述基板的所述顶面执行第一IOX过程以在所述基板内界定初始IOX区域，所述初始IOX区域在所述基板的所述顶面处具有最大折射率；及c)在所述基板的所述顶面处执行第二IOX过程以从所述初始IOX区域形成在所述基板的所述顶面下方具有最大折射率的掩埋IOX区域，所述掩埋IOX区域界定IOX波导器，所述IOX波导器具有光学损耗OL≤0.05dB/cm及双折射率数值|B|≤0.001，其中所述第二IOX过程是Na-Ag IOX过程。

本公开内容的另一个实施例是低损耗IOX波导器，所述低损耗IOX波导器包括：玻璃基板，具有顶面且包括碱-铝硅酸盐玻璃，所述碱-铝硅酸盐玻璃包括在3与15莫耳百分比之间的Na₂O且具有20百万分率或更低的Fe浓度；及掩埋Ag-Na IOX区域，形成于所述玻璃基板中，所述掩埋Ag-Na IOX区域在所述玻璃基板的所述顶面下方具有最大折射率，其中所述掩埋Ag-Na IOX区域及所述玻璃基板的周围部分界定Ag-Na IOX波导器，所述Ag-Na IOX波导器具有光学损耗OL≤0.05dB/cm及双折射率数值|B|≤0.001。