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1、(10)申请公布号 CN 102944914 A(43)申请公布日 2013.02.27CN102944914A*CN102944914A*(21)申请号 201210495418.5(22)申请日 2012.11.28G02B 6/13(2006.01)G02B 6/134(2006.01)G02B 6/122(2006.01)(71)申请人深圳市中兴新地通信器材有限公司地址 518129 广东省深圳市龙岗区坂田街道岗头新地路1号中兴新地工业园(72)发明人高阳(54) 发明名称高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件及其制作方法(57) 摘要本发明公开一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器。
2、件的制作方法,包括:一次离子交换步骤,在玻璃基体上进行第一次离子交换,形成玻璃基体表面的平面光波导;光波导掩埋步骤,在电场以及高温环境下将所述光波导埋到玻璃基体中间,形成掩埋的平面光波导;二次离子交换步骤,在所述玻璃基体的第一侧面上进行第二次离子交换,在所述平面光波导的端口位置形成三维锥形结构。本发明还公开了相应的高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件。本发明可在三维立体方向实现波导的全面锥形化,大大降低光波导的光耦合难度、大幅度提高其光耦合效率、且便于调节其发散角和耦合效率。(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书4页 附图6页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利。
3、要求书 2 页 说明书 4 页 附图 6 页1/2页21.一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:一次离子交换步骤,在玻璃基体上进行第一次离子交换,形成玻璃基体表面的平面光波导;光波导掩埋步骤,在电场以及高温环境下将所述光波导埋到玻璃基体中间,形成掩埋的平面光波导;二次离子交换步骤,在所述玻璃基体的第一侧面上进行第二次离子交换,在所述掩埋的平面光波导的端口位置形成三维锥形结构。2.如权利要求1所述的高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法,其特征在于,所述二次离子交换步骤具体包括有:二次镀膜步骤,在所述玻璃基体的第一侧面的表面镀离子交换阻挡。
4、膜,形成二次镀膜层;二次光刻腐蚀步骤,在所述二次镀膜层表面进行光刻、腐蚀,制作出选择离子交换的二次屏蔽图形,暴露出所述光波导的端口位置;二次交换反应步骤,将所述二次镀膜层浸入交换熔盐中进行离子交换反应,使其光波导端口位置形成三维锥形结构。3.如权利要求2所述的高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法,其特征在于,在所述二次交换反应步骤之前还包括有:交换屏蔽步骤,将所述玻璃基体套入两端开口的离子交换屏蔽层,并使所述二次镀膜层穿过其一端的开口露出。4.如权利要求2或3所述的高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法,其特征在于:所述离子交换阻挡膜为铬膜。5.如权利要求4所述的高耦合效。
5、率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法,其特征在于:所述交换熔盐为硝酸银熔盐。6.如权利要求5所述的高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法,其特征在于:所述二次光刻腐蚀步骤中通过湿法腐蚀或者干法刻蚀方式实现腐蚀。7.如权利要求6所述的高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法,其特征在于,所述一次交换步骤具体包括有:一次镀膜步骤,在所述玻璃基体表面镀离子交换阻挡膜,形成一次镀膜层;一次光刻腐蚀步骤,在所述一次镀膜层表面进行光刻、腐蚀,制作出选择离子交换的一次屏蔽图形;一次交换反应步骤,将所述玻璃基体浸入交换熔盐中进行离子交换反应,形成位于玻璃基体表面的平面光波导。8.如权利要。
6、求7所述的高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法,其特征在于:所述掩埋的平面光波导的中心位置距离所述玻璃基体上表面或下表面0-30um,所述交权 利 要 求 书CN 102944914 A2/2页3换熔盐为硝酸银熔盐。9.如权利要求8所述的高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法,其特征在于:所述一次光刻腐蚀步骤中通过湿法腐蚀或者干法刻蚀方式实现腐蚀。10.一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件,其特征在于:所述光波导器件由如权利要求1-9中任一项所述的方法制作而成。权 利 要 求 书CN 102944914 A1/4页4高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件及其制作方法。
7、技术领域0001 本发明涉及光波导领域,尤其涉及一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件及其制作方法。背景技术0002 光电子器件正朝着小型化、集成化的方向发展。光波导技术是集成光电子器件的一种重要技术。借助半导体集成电路工艺,光波导制作技术蓬勃发展。光波导器件的一个重要性能在于光波导的光耦合效率。如何实现波导与光源、波导与光纤或不同结构波导间的高耦合效率,是现有技术的一个重点研究方向。为了提高耦合效率,需要对光波导的结构进行各种特别的设计与制作,波导端口的锥形化加工就是提高光耦合效率的一个有效手段。但是,现有技术的光波导主要是基于平面微细加工工艺的平面光波导,即波导结构主要在一个平面上进行。
8、变化,在第三维度上结构一致,而难以在三维立体方向实现波导的全面锥形化。发明内容0003 本发明所要解决的技术问题是:提供一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法,采用该方法制造光波导器件,可在三维立体方向实现波导的全面锥形化,大大降低光波导的光耦合难度、大幅度提高其光耦合效率、且便于调节其发散角和耦合效率。0004 本发明进一步所要解决的技术问题是:提供一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件,该光波导器件可在三维立体方向实现波导的全面锥形化,大大降低光波导的光耦合难度、大幅度提高其光耦合效率、且便于调节其发散角和耦合效率。0005 为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:0。
9、006 一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法,包括:0007 一次离子交换步骤,在玻璃基体上进行第一次离子交换,形成玻璃基体表面的平面光波导;0008 光波导掩埋步骤,在电场以及高温环境下将所述光波导埋到玻璃基体中间,形成掩埋的平面光波导;0009 二次离子交换步骤,在所述玻璃基体的第一侧面上进行第二次离子交换,在所述平面光波导的端口位置形成三维锥形结构。0010 优选地,所述二次离子交换步骤具体包括有:0011 二次镀膜步骤,在所述玻璃基体的第一侧面的表面镀离子交换阻挡膜,形成二次镀膜层;0012 二次光刻腐蚀步骤,在所述二次镀膜层表面进行光刻、腐蚀,制作出选择离子交换的二次。
10、屏蔽图形,暴露出所述光波导的端口位置;0013 二次交换反应步骤,将所述二次镀膜层浸入交换熔盐中进行离子交换反应,使其说 明 书CN 102944914 A2/4页5光波导端口位置形成三维锥形结构。0014 优选地,在所述二次交换反应步骤之前还包括有:0015 交换屏蔽步骤,将所述玻璃基体套入两端开口的离子交换屏蔽层,并使所述二次镀膜层穿过其一端的开口露出。0016 优选地,所述离子交换阻挡膜为铬膜。0017 优选地,所述交换熔盐为硝酸银熔盐。0018 优选地,所述二次光刻腐蚀步骤中通过湿法腐蚀或者干法刻蚀方式实现腐蚀。0019 优选地,所述一次交换步骤具体包括有:0020 一次镀膜步骤,在所。
11、述玻璃基体表面镀离子交换阻挡膜,形成一次镀膜层;0021 一次光刻腐蚀步骤,在所述一次镀膜层表面进行光刻、腐蚀,制作出选择离子交换的一次屏蔽图形;0022 一次交换反应步骤,将所述玻璃基体浸入交换熔盐中进行离子交换反应,形成位于玻璃基体表面的平面光波导。0023 优选地,所述交换熔盐为硝酸银熔盐。0024 优选地,所述一次光刻腐蚀步骤中通过湿法腐蚀或者干法刻蚀方式实现腐蚀。0025 相应地,本发明还公开了一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件,该光波导器件由上述任一种方法制作而成。0026 本发明的有益效果是:0027 本发明的实施例通过在玻璃基体的侧面进行第二次离子交换,从而在平面光波导。
12、的端口部位形成了三维锥形结构,大大降低了光波导的光耦合难度、大幅度提高了光耦合的生产效率、且便于调节其发散角和耦合效率。0028 下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。附图说明0029 图1是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例中进行第一次离子交换后形成的产品结构主视图。0030 图2是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例中进行第一次离子交换后形成的产品结构侧视图。0031 图3是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例中进行二次镀膜后形成的产品结构主视图。0032 图4是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制。
13、作方法一个实施例中进行二次镀膜后形成的产品结构侧视图。0033 图5是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例中进行二次光刻腐蚀后形成的产品结构主视图。0034 图6是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例中进行二次光刻腐蚀后形成的产品结构侧视图。0035 图7是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例中进行第二次离子交换的初始状态示意图。0036 图8是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例说 明 书CN 102944914 A3/4页6中进行第二次离子交换的完成状态示意图。0037 图9是本发明的高。
14、效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例中进行第二次离子交换后形成的产品结构主视图。0038 图10是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例中进行第二次离子交换后形成的产品结构侧视图。0039 图11是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件一个实施例的结构示意图。具体实施方式0040 下面参考图1-图10详细描述本发明提供的高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法的一个实施例,本实施例实现一次光波导器件的制作主要包括一下步骤:0041 一次离子交换步骤,在玻璃基体1上进行第一次离子交换,形成玻璃基体表面的平面光波导;0042 光波导掩埋步骤,在电。
15、场以及高温环境下将所述光波导埋到玻璃基体1中间,形成掩埋的平面光波导,该步骤成型的产品可参考图1和图2,所述掩埋的平面光波导的中心位置可距离所述玻璃基体上表面或下表面0-30um;0043 二次离子交换步骤,在所述玻璃基体1的第一侧面11上进行第二次离子交换,在所述平面光波导2的端口位置20形成三维锥形结构,该步骤成型的产品可参考图9和图10。0044 具体实现时,所述二次离子交换步骤可具体包括有:0045 二次镀膜步骤,在所述玻璃基体1的第一侧面11的表面镀离子交换阻挡膜,形成二次镀膜层3,该步骤成型的产品可参考图3和图4;0046 二次光刻腐蚀步骤,在所述二次镀膜层3表面进行光刻、腐蚀,制。
16、作出选择离子交换的二次屏蔽图形31,暴露出所述光波导2的端口位置20,该步骤成型的产品可参考图5和图6;0047 二次交换反应步骤,将所述二次镀膜层3浸入交换熔盐4中进行离子交换反应,使其光波导端口20位置形成三维锥形结构,该步骤的初始状态和完成状态可分别参考图7和图8。0048 进一步地,在所述二次交换反应步骤之前还可包括有:0049 交换屏蔽步骤,将所述玻璃基体1套入两端开口的离子交换屏蔽层5内,并使所述二次镀膜层3穿过其一端的开口露出。0050 具体实现时,所述离子交换阻挡膜优选为铬膜,所述交换熔盐优选为硝酸银熔盐,所述二次光刻腐蚀步骤中可通过湿法腐蚀或者干法刻蚀方式实现腐蚀。0051 。
17、另外,所述一次交换步骤具体包括有:0052 一次镀膜步骤,在所述玻璃基体表面镀离子交换阻挡膜,形成一次镀膜层;0053 一次光刻腐蚀步骤,在所述一次镀膜层表面进行光刻、腐蚀,制作出选择离子交换的一次屏蔽图形;0054 一次交换反应步骤,将所述玻璃基体浸入交换熔盐中进行离子交换反应,形成位说 明 书CN 102944914 A4/4页7于玻璃基体表面的平面光波导。0055 通过一次交换制作平面光波导的技术可直接采用现有技术,不再赘述。0056 参考图11,该图是本发明提供的高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的一个实施例的结构示意图。本实施例可由前述实施例提供的方法直接制作而成,不再赘述。0057 以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。说 明 书CN 102944914 A1/6页8图1图2说 明 书 附 图CN 102944914 A2/6页9图3图4说 明 书 附 图CN 102944914 A3/6页10图5图6说 明 书 附 图CN 102944914 A10。