一種蛇形波導(dǎo)及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種波導(dǎo)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硫系基質(zhì)彎曲波導(dǎo)是由脊型、條形波導(dǎo)和蛇形波導(dǎo)組成的結(jié)構(gòu)新型波導(dǎo)，它與傳統(tǒng)的脊型或是條形波導(dǎo)而言，有很多優(yōu)點(diǎn)，其中較顯著的優(yōu)點(diǎn)是此種結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)不但可以進(jìn)行直線傳輸、彎曲傳輸、節(jié)省空間、并且制作簡單。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以既直線傳輸、又可以彎曲傳輸，節(jié)省傳輸空間且制備簡單方便的彎曲平板波導(dǎo)。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種蛇形波導(dǎo)，包括并列彎曲呈波浪形的至少一組波導(dǎo)，其特征在于:該至少一組波導(dǎo)包括均勻間隔設(shè)置的至少兩條波導(dǎo)，并且每條波導(dǎo)包括襯底材料層和位于襯底材料層上方的薄膜層，所述至少一組波導(dǎo)彎曲所成的半徑范圍為300 μ m-3mm，并且至少兩條波導(dǎo)之間的間隔為30 μπι。
[0005]優(yōu)選地，所述波導(dǎo)為至少兩組時，每組之間的間隔為300 μm，并且每組波導(dǎo)的寬度沿一個方向逐漸縮小。
[0006]優(yōu)選地，所述波導(dǎo)為6組，每組波導(dǎo)包括5條，第一組波導(dǎo)每條的寬度為18 μ m-20 μ m，第二組波導(dǎo)每條的寬度為14 μ m-16 μ m，第三組波導(dǎo)每條的寬度為10 μm-12 μm，第四組波導(dǎo)每條的寬度為5 μm_8 μm，第五組波導(dǎo)每條的寬度為2 μπι-4 μπι，第六組波導(dǎo)每條的寬度為I μπι-2 μπι。
[0007]優(yōu)選地，所述薄膜層的厚度為800nm-1500nm。
[0008]優(yōu)選地，所述薄膜層為硫系玻璃。
[0009]優(yōu)選地，所述薄膜層材料為Ge2tlSb15Se65,所述襯底材料層材料為Si02。
[0010]上述蛇形波導(dǎo)的制作方法，其特征在于:包括如下步驟，在基底材料上設(shè)置襯底材料層，在襯底材料層上利用磁控濺射涂覆薄膜層，在薄膜層上涂覆光刻膠，然后曝光、顯影，得到所制備的波導(dǎo)的形貌，利用電感耦合等離子體進(jìn)行蝕刻，完成波導(dǎo)的制備。
[0011]優(yōu)選地，所述薄膜層的厚度受腔內(nèi)壓強(qiáng)、起輝氣壓、濺射氣壓、濺射功率、濺射時間、氣體流量等因素的影響，其中采用的腔內(nèi)壓強(qiáng)為1.0' 10_4Pa-2.0' 10_4Pa，起輝氣壓為3Pa，濺射氣壓為0.2Pa-0.4Pa，濺射功率為25W-30W，濺射時間為I小時30分-3小時，氣體Ar的流量采用的是40sccm-50sccm。
[0012]優(yōu)選地，所述光刻膠涂覆的過程中選擇的勻膠機(jī)的工作參數(shù)分別為慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1500rpm-2000rpm，慢轉(zhuǎn)時間為 3s_5s，快轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 5000rpm-6000rpm，快轉(zhuǎn)時間為 25s_30s，所述曝光為利用接觸式系統(tǒng)進(jìn)行曝光，曝光時間為10s，所述顯影為在氫氧化鈉堿性顯影液中顯影，顯影時間為45s_lmin。
[0013]優(yōu)選地，所述電感耦合等離子體刻蝕所制備的波導(dǎo)的厚度受刻蝕功率、刻蝕氣體流量、保護(hù)氣體流量、刻蝕時間、清洗剩余光刻膠選擇的溶液種類以及清洗時間的影響，其中采用的刻蝕功率為上功率< 100W，下功率< 100W，刻蝕氣體四氟化碳的流量為15sccm-25sccm，保護(hù)氣體氧氣的流量為20sccm-40sccm，刻蝕時間為3_9分鐘，蝕刻后清洗剩余光刻膠選擇的試劑是丙酮，清洗時間是1-5分鐘。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該蛇形波導(dǎo)，不但結(jié)構(gòu)新穎，可以進(jìn)行彎曲傳輸，減少空間，并且制作方便。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的蛇形波導(dǎo)的示意圖(每組波導(dǎo)均簡化成一條)。
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的蛇形波導(dǎo)的其中一組波導(dǎo)的示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的蛇形波導(dǎo)的制作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括薄膜層和襯底材料層，薄膜層是通過磁控濺射的方式鍍在襯底材料層上的，利用光刻和刻蝕的工藝，可以得到此新穎結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例中共有六組彎曲波導(dǎo)，每組彎曲波導(dǎo)包括有五條波導(dǎo)，因此同時制備的對稱波導(dǎo)數(shù)目是30條，該六組彎曲的波導(dǎo)同向間隔延伸并且整體彎曲呈波浪形，即如蛇行徑時所形成的形狀，因此，也稱作蛇形波導(dǎo)，如圖1所示，該多條波導(dǎo)所彎曲成的半徑范圍為300 μ m-3mm,光在此波導(dǎo)中傳輸時，不但可以進(jìn)行直線傳輸，而且可以曲線傳輸。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例的蛇形波導(dǎo)，為一種硫系基質(zhì)彎曲平面波導(dǎo)，包括薄膜層和襯底材料層，所述的薄膜層是通過磁控濺射的方式涂覆在所述的襯底材料層上的，通過光刻、刻蝕之后，所述的蛇形波導(dǎo)的厚度為800nm-1500nm。
[0022]所述的六組波導(dǎo)中，每組波導(dǎo)的總寬度逐漸減小，每組波導(dǎo)中的每條波導(dǎo)的寬度相同，如圖2所示，即第一組波導(dǎo)的寬度a6大于所述的第二組波導(dǎo)寬度a5，大于第三組波導(dǎo)的寬度a4，大于第四組波導(dǎo)的寬度a3，大于第五組波導(dǎo)的寬度a2，大于第六組波導(dǎo)的寬度
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[0023]第二組波導(dǎo)的寬度a5，大于第三組波導(dǎo)的寬度a4，大于第四組波導(dǎo)的寬度a3，大于第五組波導(dǎo)的寬度a2，大于第六組波導(dǎo)的寬度al。依次類推，即該六組波導(dǎo)，沿一個方向，每組波導(dǎo)的寬度逐漸縮小。
[0024]該蛇形波導(dǎo)在制作過程中，薄膜層厚度為800nm-1500nm，薄膜層由Ge2tlSb15Se6^璃材料制成，所述的襯底材料層由S12材料制成。襯底材料層下方還設(shè)有基底材料，基底材料為Si。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的波導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)在于不但可以進(jìn)行直線傳輸，還可以進(jìn)行彎曲傳輸，并且可以同時制備30條寬度不完全相同波導(dǎo)。優(yōu)選地，6組波導(dǎo)中，第一組波導(dǎo)每條的寬度為18 μ m-20 μ m，第二組波導(dǎo)每條的寬度為14 μ m_16 μ m，第三組波導(dǎo)每條的寬度為10 μ m-12 μ m，第四組波導(dǎo)每條的寬度為5 μ m_8 μ m，第五組波導(dǎo)每條的寬度為2 μ m-4 μ m，第六組波導(dǎo)每條的寬度為I μ m_2 μ m，每組波導(dǎo)的每條之間的間隔距離b為30 μ m，如圖3所示，每組波導(dǎo)之間的間距300 μπι。這樣可以提高傳輸效率。
[0026]硫系玻璃是氧元素除外的第VI主族元素(S，Se，Te)同電負(fù)性較弱的As、Sb、Ge等形成的非晶化合物，例如As2S3、Ge-As-Se、Ge-Sb-Te和Ge-Sb-Se等。硫系玻璃具有較寬的中紅外透過光譜，透過波長為0.8 μ m-20 μ m，較高的材料折射率，折射率η = 2_3，較高的非線性折射率系數(shù)，η2 (η2= 2-20' 10 _18m2/W)是石英材料的100-1000倍，較小的雙光子吸收系數(shù)a2= O-Ol-1r 10_12m/W，超快的非線性響應(yīng)，響應(yīng)時間小于200fs，其中光克爾效應(yīng)小于50fs，拉曼散射小于lOOfs，以及硫系元素可與其他元素形成化學(xué)計量或是非化學(xué)計量組成的玻璃，使其性能具有隨組分連續(xù)可調(diào)的優(yōu)勢。以硫系玻璃為基質(zhì)制備新型的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)已經(jīng)引起了國外許多著名的光電子研宄機(jī)構(gòu)的極大的研宄興趣，而薄膜層由Ge2tlSb15Se65玻璃材料制成，不僅具有I μηι-16μηι的較寬的工作波長范圍，且透過率高并具有無毒環(huán)保的特性。
[0027]以下，為該蛇形波導(dǎo)的制作方法，實(shí)施例一:如圖2所示，為本發(fā)明的實(shí)施例的硫系基質(zhì)彎曲波導(dǎo)的制作過程，在基底材料Si上設(shè)置襯底材料層，該蛇形波導(dǎo)包括薄膜層和襯底材料層，薄膜層是通過磁控濺射的方式粘附在襯底材料層上。優(yōu)選地，薄膜厚度受腔內(nèi)壓強(qiáng)、起輝氣壓、濺射氣壓、濺射功率、濺射時間、氣體流量等因素的影響，本實(shí)施例中采用的腔內(nèi)壓強(qiáng)為1.0' 10-4Pa-2.0' l(T4Pa，起輝氣壓為3Pa，濺射氣壓為0.2Pa_0.4Pa。濺射功率為25W-30W，濺射時間為I小時30分鐘-2小時，氣體Ar的流量采用的是40sccm_50sccm。所得膜厚為 800nm ?lOOOnm。
[0028]薄膜層為Ge2tlSb15Se65玻璃材料，折射率為2.6?2.8，在薄膜層上涂覆光刻膠，優(yōu)選的，該光刻膠可為AZ5214，涂覆光刻膠時選擇的勻膠機(jī)的工作參數(shù)分別為慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為1500rpm-2000rpm，慢轉(zhuǎn)時間為 3s_5s，快轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 5000rpm-6000rpm，快轉(zhuǎn)時間為 25s_30s。此時測得光刻膠的厚度為I ym-l.3 μ m，然后在光刻膠上覆蓋掩膜，利用接觸式曝光系統(tǒng)進(jìn)行曝光，曝光時間為10s，通過在氫氧化鈉堿性顯影液中顯影45s-lmin，此時可以清楚的觀察到所制備的波導(dǎo)的形貌。利