專利名稱：混合的有機－無機平面光波導器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及平面光波導器件，其中有一層是用混合無機-有機材料加工方法形成的。尤其是其中有一層是無機-有機混合材料，所述材料含有廣延的基體，該基體含有硅原子和氧原子，其中部分硅原子直接與取代的或未取代的烴部分鍵合。本發(fā)明還涉及不采用光刻工藝而形成平面光波導器件的方法。較好的是該無機-有機材料含有一種固體材料，它包括甲基-硅氧烷基團、苯基硅氧烷基團和氟，該固體材料是通過熱固化一種前體混合物而得到的，所述前體混合物包括聚二甲基-硅氧烷、甲基三烷氧基硅烷、苯基三烷氧基硅烷以及含有氟原子的結構改性劑。
背景技術：
典型的光波導器件包括平面基體，一排支承在該平面基體上的波導芯以及覆蓋層。光輻射在所述芯中傳播。具有較低折射率的覆蓋層把光輻射限制在具有較高折射率的芯層內。在某些情況下，在所述芯和平面基體之間還存在第二覆蓋層。
設計平面光波導器件使其能將光輻射傳輸通過二維平面基體表面。該器件通常對光輻射產(chǎn)生被動的功能，由此以特殊的方式改變來自輸入信號的輸出信號。平面光波導器件一些實例如下所述。光分離器(optical splitter)將一個波導中的光信號功率分至兩個或更多個波導中。耦合器(coupler)將來自兩個或更多個波導的光信號疊加入較少數(shù)目的輸出波導中。光譜濾波器(spectral filter)、偏振器(polarizer)和隔離器(isolator)可引入波導設計中。WDM(波分復用(WavelengthDivision Multiplexing))結構將輸入光信號分離至光譜分離的輸出波導中，通常采用相位陣列設計(phase array design)或光柵。平面光波導器件的一個特殊的優(yōu)點是能在一個平臺(platform)上包含多種功能。在平面設計中也可包含主動的功能(active functionality)，其中輸入信號通過與第二種光信號或電信號相互作用而改變。主動功能的實例包括轉接(使用電-光器件、熱-光器件或聲-光器件)和放大。
一般來說，平面波導器件的主要屬性是光損耗，以及加工性能和費用。加工性能是指以良好的分辨率且無缺陷地寫入(write)所需的波導結構圖案的能力。每個器件都有各自的技術要求，在符合更一般的要求之外還必須滿足這些技術要求。
為了獲得平面光波導，現(xiàn)有技術中通常采用以下通用方法。首先提供一基體。該基體可以是硅或硅石，提供一清潔平滑表面。當該基體是硅基體時，沉積一層涂層(低折射率的二氧化硅或硅酸鹽)。然后在該基體上沉積具有精確厚度的、高折射率的芯層(一種硅酸鹽)。所述芯層和外涂層均由火焰水解反應技術或者CVD技術或等離子體沉積技術制得。接著，對平面層構圖，形成一列波導芯層，通常采用光刻技術或蝕刻技術的一些變更方法。最后，沉積低折射率的外層以完成波導結構。這些方法步驟的所有變更方法都存在固有的高成本的問題。沉積時間長且構圖技術費時費力。用該方法能形成高質量的結構，其特征分辨率(feature resolution)達0.5微米之低，且缺陷數(shù)量少。在高附加值應用(high valueadded application)中，如WDM器件，該方法顯示出一定的商業(yè)可行性。而在其它應用中，如耦合器，則成本過高，因而不能與其它技術相競爭。
根據(jù)上述考慮，本發(fā)明的一個目的是提供一種平面光波導器件，該器件克服了現(xiàn)有技術中存在的上述問題。更具體地說，本發(fā)明的一個目的是提供一種平面光波導器件，該器件是由低成本的吸收率低的光學材料形成的，它具有一定范圍的折射率，可快速沉積，在非固態(tài)發(fā)生大部分質量損失(mass loss)。本發(fā)明的另一個目的是提供形成平面波導器件的方法，該方法不需要采用光刻技術。
發(fā)明綜述根據(jù)本發(fā)明的說明性實施方案，在一基體上形成平面光學器件。所述器件包含一列引導光輻射的波導芯層。與這列波導芯層接觸地形成包層，以使光輻射受限于這列波導芯層。這列波導芯層和包層中至少有一種是無機-有機混合材料，該材料包含一種含有硅原子和氧原子的廣延的基體，在該廣延的基體中至少有一部分硅原子與取代的或未取代的烴部分直接鍵合?？蓪⒃摬牧显O計成折射率為1.4至1.55，并能快速沉積至厚度達40微米。該材料特別適用于形成平面波導結構，因為它在1310納米和1550納米傳輸窗口具有低的光損耗。對該材料從粘稠的無溶劑狀態(tài)進行熱固化，以最少的質量損耗達到完全縮合(condensation)及最終的彈性，并得到抗裂性和良好的形狀保持性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，用于形成平面光學器件的方法中不需要使用光刻方法。
用于形成一列芯層的方法說明性地包括以下步驟(1)制備波導芯層組合物前體材料，它包括至少一種硅烷和烴部分的源，(2)部分水解和聚合該波導芯層前體材料，形成波導芯層組合物，(3)使用一模具，形成一列包含該波導芯層組合物的波導芯層，(4)在對形成無機-有機混合材料有效的條件下，完成該波導芯層組合物的水解和聚合，所述混合材料包含一種含有硅原子和氧原子的廣延的基體，其中至少有一部分硅原子與取代的或未取代的烴部分直接鍵合。然后在這列波導芯層上沉積一包層。使用模具對這列波導芯層進行構圖，不需要使用光刻技術。這是本發(fā)明的一個很重要的優(yōu)點。
綜上所述，可制得完全平面波導結構，或者如果需要可在按常規(guī)蝕刻的硅酸鹽芯層波導列上提供外包層。本發(fā)明的主要優(yōu)點是降低成本。在按常規(guī)構圖的玻璃波導芯層列上使用本發(fā)明的外包層有很多優(yōu)點。使用低的加工溫度避免了波導芯層的任何形變，而高溫處理會使波導的原始形狀發(fā)生變形。低溫和本發(fā)明的外包層具有的低模量也導致波導上低的應力場，因此可以使應力引起的極化作用達到最小。
附圖的簡要說明

圖1示意地說明本發(fā)明的平面波導器件。
圖2示意地說明本發(fā)明的另一種平面波導器件。
圖3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H和3I示意地說明本發(fā)明的用于形成一列波導芯層的一種較好的方法。
圖4A、4B、4C、4D和4E示意地說明本發(fā)明的用于形成一列波導芯層的另一種較好的方法。
圖5、6和7為溶膠-凝膠混合材料的近紅外吸收譜。
發(fā)明詳述為了清楚起見，對本發(fā)明的詳細敘述分為以下若干部分A、平面光波導器件
B、用于形成所述平面光波導器件的材料C、用于形成平面光波導器件的材料的具體實例D、用于形成平面光波導器件的方法E、平面光波導器件的實例F、用于形成平面波導器件的材料的光譜A、平面光波導器件圖1的剖面圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個說明性實施方案的平面光波導器件。該器件10包含基體12。所述基體12可以是硅或二氧化硅。在該基體上形成一列組成圖案的波導芯層14。說明性地，每一波導芯層的尺寸(高度和寬度)可小至0.5微米?？蓪Σ▽緦?4進行構圖以形成分路器、耦合器、濾光器、WDM器件以及具有其它功能的器件。
用一層包層16覆蓋波導芯層14。在本發(fā)明的一個實施方案中，這列波導芯層是用常規(guī)方法蝕刻的硅酸鹽波導芯層列。所述包層可以是無機-有機混合材料，所述混合材料包含一種含有硅原子和氧原子的廣延的基體，其中一部分硅原子與取代的或未取代的烴部分直接鍵合。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，芯層列14和包層16可均為無機-有機混合材料，所述混合材料包含一種含有硅原子和氧原子的廣延的基體，其中一部分硅原子與取代的或未取代的烴部分直接鍵合。如下所述，該材料的折射率可設計成能使芯層具有高折射率而包層具有低的折射率。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，如圖2所示，平面光學器件20包含基體22、第一包層24、一列波導芯層26和第二包層28。包層24、28和這列波導芯層均可包含一種無機-有機混合材料，所述混合材料包含一種含有硅原子和氧原子的廣延的基體，其中一部分硅原子與取代的或未取代的烴部分直接鍵合，每一層有選定的折射率。
較好的是，所述無機-有機材料包含一種固體材料，該固體材料是由固化(最好是熱固化)一種前體材料得到的包含甲基-硅氧烷基團、苯基硅氧烷基團和氟的材料。較好的是所述前體材料包含一種含聚二甲基硅氧烷、甲基三烷氧基硅烷、苯基三烷氧基硅烷和帶有氟原子的結構改性劑的前體混合物。
B、用于形成平面光波導器件的材料本發(fā)明的實踐還包括制備包層和/或芯層組合物前體材料。如下所述，該前體材料根據(jù)是否需要芯層組合物或包層組合物前體材料而進行調節(jié)。由芯層或包層組合物前體材料分別形成包層和芯層組合物。然后用這些組合物形成包層和波導芯層列。所述前體材料包含一種可水解的前體的混合物，所述混合物主要包含至少一種烷氧基硅烷，所述烷氧基硅烷選自四烷氧基硅烷、烷基三烷氧基硅烷和芳基三烷氧基硅烷。它可以任選地含有下述的改性劑。
所述混合物可溶解在溶劑(如乙醇)中，并通過加入酸和水而水解。所述前體混合物也可以凈混合(無溶劑)，并通過加入水和任選地加入酸而水解。使所述組合物老化，同時進行水解和縮合(聚合)，以形成粘稠的芯部包層組合物。該部分水解和聚合的材料在下文中稱作芯層或包層組合物，以與最終的芯層或包層相區(qū)別，在最終的芯層或包層中，固化之后水解和聚合基本完成。
理想的是使水解和縮合反應進行到足夠的程度，使溶劑蒸發(fā)期間不損失任何前體。研究表明，為此需要在室溫下老化足夠長的時間，大約50小時。我們已發(fā)現(xiàn)，在低于100℃的溫度下適度加熱該混合物，能使該時間縮短到少于5小時。尤其是通過在約75℃加熱3小時，可達到相當程度聚合(約80％)。非常令人驚奇的是在高的加熱速度下形成最終的包層或芯層時，通過加速老化過程而產(chǎn)生的凝膠不易開裂。
四烷氧基硅烷是硅原子上帶有四個與其鍵合的烷氧基。這四個烷氧基通常是相同的，但這只是為了方便起見。在此所用的烷氧基包括所有醇(包括脂族醇)的脫質子形式。
烷基三烷氧基硅烷是硅原子上鍵合有3個烷氧基和一個烷基。烷基也意味著包含芳烷基。適用于本發(fā)明的烷基三烷氧基硅烷包含例如甲基三甲氧基硅烷(“MTMS”)和甲基三乙氧基硅烷(“MTES”)。
芳基三烷氧基硅烷是硅原子上鍵合有3個烷氧基和一個芳基。在本文中，芳基也意味著包含烷芳基部分。適用于本發(fā)明的芳基三烷氧基硅烷包含例如苯基三甲氧基硅烷(“PTMS”)和苯基三乙氧基硅烷(“PTES”)。
較好的是所述前體混合物包含PDMS(聚二甲基硅氧烷)、MTES和PTES，最好還包含供氟源，如HF和三氟硅烷，以及水。
水解的芯層或包層組合物最好包含一些其它的有機組分，這些組分能在微觀水平上使由硅烷水解產(chǎn)物聚合所形成的無機網(wǎng)絡改性。這種有機組分能以一個硅原子具有一個有機金屬鍵使網(wǎng)絡改性。另一方面，所述有機組分可作為一個互相貫穿的、分子內的或分子間的不連接于硅原子的網(wǎng)絡共存于該無機網(wǎng)絡中。
可包含在所述水解的結合組合物中的適宜的有機組分包括惰性網(wǎng)絡改性劑、活性網(wǎng)絡改性劑、有機成網(wǎng)改性劑、活性聚合改性劑、活性可聚合的改性劑以及非相互作用、互相貫穿的網(wǎng)絡改性劑中的一種或多種水解產(chǎn)物。
惰性網(wǎng)絡改性劑包括烷基烷氧基硅烷和芳基烷氧基硅烷，特別是具有分子式(R1)n(R2O)4-nSi的改性劑，式中n為1、2或3。OR2是烷氧基部分，如乙氧基和甲氧基。R1可以是烷基部分或芳基部分，包含例如甲基、乙基和苯基。
水解的芯層或包層組合物可包含約0％至100％(摩爾)，較好約50％至100％(摩爾)，最好約50％至96％(摩爾)的惰性網(wǎng)絡改性劑的水解產(chǎn)物，如甲基三乙氧基硅烷的水解產(chǎn)物。有關惰性網(wǎng)絡改性劑的進一步細節(jié)可參見有關文獻。
活性網(wǎng)絡改性劑有(取代的烷基)烷氧基硅烷和(取代的芳基)烷氧基硅烷，其中烷基或芳基取代基中至少有一個是能與金屬原子或離子形成配合物的官能團，如氨基官能團、巰基官能團或羥基官能團。據(jù)認為這種官能團能促進聚合的芯層或包層組合物對無機材料的表面粘附力?；钚跃W(wǎng)絡改性劑也可以促進對有機表面的粘附力。
適宜的活性網(wǎng)絡改性劑是那些具有分子式(R3)n(R2O)4-nSi的改性劑，式中n為1、2或3，而OR2是烷氧基部分。R3可以是氨基、羧基、巰基或羥基取代的烷基或芳基部分?；钚跃W(wǎng)絡改性劑的水解產(chǎn)物的含量最好為約1％至25％(摩爾)。
如上所述，水解的芯層或包層組合物也可包含有機成網(wǎng)改性劑、活性聚合改性劑或活性可聚合的改性劑的一種或多種水解產(chǎn)物。這些改性劑的水解產(chǎn)物在聚合時被認為形成了一些有機網(wǎng)絡，它們通過Si-C鍵共價鍵合到無機網(wǎng)絡上。
有機成網(wǎng)改性劑是一些(取代的烷基)烷氧基硅烷化合物，它們被能參與與其它類似取代的(取代的烷基)烷氧基硅烷化合物的聚合反應的一些基團所取代。
適用的成網(wǎng)改性劑包含那些具有分子式(R4)n(R2O)4-nSi的改性劑，式中n為1、2或3，而OR2是烷氧基部分，適用的例子有乙氧基和甲氧基。R可以是取代的烷基部分或芳基部分，如烷基丙烯酰氧基烷基、丙烯酰氧基烷基、乙烯基或(環(huán)氧基取代的)烷基硅烷。
水解的芯層或包層組合物可包含約0％到95％(摩爾)，最好約0％到約50％(摩爾)的有機成網(wǎng)改性劑的水解產(chǎn)物，如甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷的水解產(chǎn)物。當被用來賦予官能特性時，如使其能進行光固化，這種有機成網(wǎng)改性劑的水解產(chǎn)物的含量最好為約20％到50％(摩爾)。
在使用有機成網(wǎng)改性劑的情況下，如果能在水解的芯層或包層組合物中包含一種光引發(fā)劑將是特別有利的。適用的光引發(fā)劑包括二茂鈦自由基光引發(fā)劑(titanocene radical photoinitiator)，如IRGACURETM784或陽離子鐵光引發(fā)劑(cationic ferrocinium photoinitiator)，如IRGACURETM261，這兩者均可由紐約州Ardsley的Ciba Geigy購得。當使用光引發(fā)劑時，其在水解的芯層或包層組合物中的含量較好的是少于約0.8％(重量)，更好為約0.2％至約0.8％(重量)。
活性的聚合改性劑是一些無機或有機聚合物，它們能參予與水解的四烷氧基硅烷、烷基三烷氧基硅烷或芳基三烷氧基硅烷的縮合反應。
適用的活性聚合改性劑包含那些具有分子式(R2O)3O-Si-O-(P)n-Si-O(OR2)3，或者是(HO)-(P)n-OH的改性劑，式中，(P)n代表有機聚合物，如聚環(huán)氧丁烷(polytetramethylene oxide)，而OR2是烷氧基部分，如乙氧基和甲氧基。
其它適用的活性聚合改性劑包括聚二烷基硅氧烷，其分子式為R5O[-Si(R6)2-O-]nR5，式中，n是約2-50的整數(shù)；R5是氫、或者烷基或芳基部分；R6是烷基，最好是甲基。較好的是，活性聚合改性劑是聚二甲基硅氧烷，分子量為約200到約900克/摩爾，最好是約550克/摩爾。
所述水解的芯層或包層組合物可包含約0％到約40％(摩爾)，最好是約4％到8％(摩爾)的活性聚合改性劑的水解產(chǎn)物。
活性可聚合的改性劑是取代的烷基烷氧基硅烷化合物，它只能在與第二種可聚合的組分結合使用才能形成有機網(wǎng)絡，該第二組分可與取代的烷基烷氧基硅烷化合物上的取代基起反應。該第二種可聚合的組分可以被(或不被)鍵合到烷氧基硅烷上。
活性可聚合的改性劑包括(氨基烷基)烷氧基硅烷、(氨基芳基)烷氧基硅烷、(環(huán)氧基取代的烷基)烷氧基硅烷、(環(huán)氧基取代的芳基)烷氧基硅烷及其混合物。
當所述活性可聚合的改性劑是(氨基烷基)烷氧基硅烷或(氨基芳基)烷氧基硅烷時，水解的芯層或包層組合物還可包含(環(huán)氧基取代的烷基)烷氧基硅烷的水解產(chǎn)物。另一方面，所述水解的芯層或包層組合物還可以包含具有兩個或更多個官能團的有機組分，所述官能團能與通過有機主鏈連接的環(huán)氧基團反應，如胺基。適宜的主鏈包括亞烷基部分和聚合物雙基。
當所述活性可聚合的改性劑含有(氨基烷基)烷氧基硅烷時，所述水解的粘結組合物還可包含具有兩個或更多個官能團的有機組分，所述官能團能與胺反應，與其形成共價鍵。
所述水解的芯層或包層組合物可包含約0％到約95％(摩爾)，最好是約0％到約50％(摩爾)的活性可聚合的改性劑的水解產(chǎn)物。當被用來賦予官能特性時，如使其可光固化或增加廣延的氧化硅基體的塑性，這種活性可聚合的改性劑的水解產(chǎn)物的含量最好為約20％到約50％(摩爾)。在一個較好的實施方案中，所述活性可聚合的改性劑中的至少一種含有對水解穩(wěn)定的硅-碳鍵。
非相互作用的、互相貫穿的網(wǎng)絡改性劑是一些有機聚合物，較好的是不包含能與硅原子形成Si-C鍵的基團的有機聚合物，或者是這些有機聚合物的前體，它們能通過如自由基聚合反應形成這些有機聚合物。
這些非相互作用的、互相貫穿的網(wǎng)絡改性劑可以約0％到約50％(摩爾)的量加入所述水解的芯層或包層組合物中。當它們用來賦予功能特性，諸如增加塑性或將光活性聚合物引入廣延的氧化硅基體中時，這些非相互作用的、互相貫穿的網(wǎng)絡改性劑的含量最好為約5％到約25％(摩爾)。有關這些非相互作用、互相貫穿的網(wǎng)絡改性劑的詳情可以在例如美國專利No.5,412,016(授予Sharp)中找到，該專利文獻在此引為參考。
當需要提高聚合的水解的芯層或包層組合物的折射率時，所述組合物中還可含有一種或幾種活性化合物，所述化合物含有選自Ge、Ti、Zr、Hf、Er、Nd的元素。醇鹽可以任選地水解成它們的水解產(chǎn)物。
水解的芯層或包層組合物中醇鹽及其水解產(chǎn)物的總量取決于聚合時所需的折射率。所述水解的芯層或包層組合物中醇鹽及其水解產(chǎn)物的適宜總量的范圍可為0％至約25％(摩爾)，最好為約0％至約15％(摩爾)，取決于水解的芯層或包層組合物所需的折射率改變或穩(wěn)定性。
較好是通過將芳基三烷氧基硅烷(尤其是苯基三烷氧基硅烷)和/或芳基三氟硅烷(尤其是苯基三氟硅烷)加入粘結組合物中，而改變聚合的水解的芯層或包層組合物的折射率。
所述水解的芯層或包層較好包含氟化物源，如氟硅烷的水解產(chǎn)物，例如烷基氟硅烷。其它合適的氟化物源，如氟化氫、二氟化銨和其它可離解(dissociate)的氟化物鹽均可使用。在要求對約3300cm-1SiO-H紅外吸收帶進行抑制的場合，加入一種氟化物源是有利的。這樣一種情況就是光傳輸材料必須讓紅外輻射通過而不發(fā)生顯著衰減的場合。
在水解的芯層或包層組合物中存在的氟化物源的量主要取決于可接受的紅外吸收水平。當氟化物源是氟硅烷的水解產(chǎn)物時，氟硅烷的水解產(chǎn)物的量達到0％到約25％(摩爾)，最好是約5％到約15％(摩爾)時，就可以使Si-OH吸收帶明顯減小。
本發(fā)明中所用的特別好的芯層或包層組合物是可聚合的無機-有機混合物，該混合物中包含一種硅烷，該硅烷選自四烷氧基硅烷、烷基三烷氧基硅烷、芳基三烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷、烷基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷(alkacryloxypropyltrialkoxysilane)，及其混合物，其總量為約50％到約95％(摩爾)。本發(fā)明的可聚合的組合物中還包含一種網(wǎng)絡改性劑，選自單體二烷基二烷氧基硅烷和聚合的聚二烷基硅烷，其含量在約4％至約25％(摩爾)；芳基三氟硅烷，其含量在約5％至約20％(摩爾)；四烷氧基鈦，含量在約0％至約10％(摩爾)；以及四烷氧基鍺，含量在約0％至約20％(摩爾)；所有含量值都是根據(jù)溶膠-凝膠組合物的量計算的。
可以通過將水加入包含烷氧基硅烷的芯層或包層前體材料中制備水解的芯層或包層組合物。當水一加入，水解立即開始，并導致羥基取代烷氧基。各種硅烷水解的速度可不同，取決于與硅原子鍵合的取代基的性質。因而比較好的做法是各個烷氧基硅烷(或其它元素的醇鹽，例如四乙氧基鍺)的水解過程分別進行，并在某些或全部烷氧基已水解之后再將它們混合在一起。
在進行固化過程的水解階段中所用的水的量可在一很大的范圍內變化，如根據(jù)反應，完全水解存在于前體材料中的全部烷氧基-硅鍵所需要的化學計量值的約25％至約800％。最好是所加水的量是化學計量值的約75％至約100％?？杉尤肷僦粱瘜W計量值的25％的水，以及/或者將水分階段加入凝膠中。
醇鹽的水解反應釋出醇作為反應產(chǎn)物。這些醇可通過打開容器及蒸發(fā)而從水解的芯層或包層組合物中去除。當醇去除時，所述水解的芯層或包層組合物的粘度逐漸增加。
水解可按下列通用程序進行。將芯層或包層材料(包括選定的烷氧基硅烷)以及一種或多種任選的添加改性劑一起溶解在一種合適的溶劑中。最好是該溶劑不與所有的前體組分起反應并能使其溶解。較適合的溶劑是乙醇。在各前體的反應速度足夠相近的情況下，這種前體組合物也可以不用溶劑而直接混合并水解。
將水和酸加入到前體組合物的溶液中，最好是在回流下加入。首先將水和酸在一溶劑中混合，該溶劑可以是用于溶解所述前體組合物的同一溶劑。酸和水可以慢慢地一起逐滴加入，也可分成幾個相等部分加入。加入過程可進行20分鐘至8小時，最好是1至3小時，同時使反應混合物保持回流并加以攪拌。當添加過程完成后，還可以邊回流邊繼續(xù)攪拌一段時間，較適宜的是約30分鐘。為了精確控制向反應混合物中加入水的量，添加過程和隨后可任選的攪拌和回流可在一惰性氣氛中進行，例如氮氣或氬氣。如果反應是在沒有加溶劑的情況下進行時，將水分成一或兩等份加入，并在約50至約90℃的溫度下劇烈混合，直到均勻為止。
主要包含烷基三醇鹽(alkyl trialkoxides)的水解的芯層或包層組合物采用下述的另一種通用方法來制備是比較有利的。在不加溶劑的情況下制備包含一種選定的烷氧基硅烷以及一種或多種任選的改性劑的芯層或包層組合物前體材料。將所需量的水加入所述組合物前體材料中。加水操作可以在室溫下進行，也可以加熱所述組合物，如在熱水浴中進行。最好是在加水之前，使芯層或包層組合物前體材料處于約60℃至約80℃之間的某一溫度下。也可以在較低的溫度下加水，以通過緩慢水解提高均勻性。如果加水過程是在排除環(huán)境空氣中的水分的條件下，例如通過將反應容器的頂部密封起來的情況下進行時，就可以更好地控制前體材料與之反應的水的量。往前體材料中加水常會產(chǎn)生一種相分離的混合物。在這種情況下，可以攪拌這種相分離的混合物，以使水溶解在前體材料中。攪拌最好是在一個與周圍大氣隔離的容器中進行，例如加上一個蓋子。攪拌之后，最好給系統(tǒng)通風(如果頂部密封的話)，然后在從室溫直至約100℃之間的某一溫度下靜置，靜置時最好與周圍的大氣隔離，靜置時間從約15分鐘到約1小時。冷卻之后，可對水解的芯層或包層組合物任選地進行老化，最好是在室溫下老化約1至10天。
鍺和鈦的醇鹽水解很快。因而，當要將它們加入到前體材料中時，最好延遲一段時間再將它們加入該混合物，延遲到烷氧基硅烷至少部分水解。這一延遲使鍺和鈦更均勻地結合到該無機基體中。
水解反應可以通過無機酸或者有機酸(較好的是鹽酸)催化。這種水合反應中所用酸的量可從約0％到約5％，這是按所用的每摩爾水的酸的當量表示的。當前體材料包含氟化物源時，例如PTFS，用酸幾乎沒有什么好處。
在水解反應中用水的量可從約10％至約200％，這是按每摩爾可水解的烷氧基所對應的水的摩爾數(shù)表示的。一摩爾烷氧基水解從化學計量上看，需要0.5摩爾的水。在前體材料中包含聚二烷基硅氧烷的情況下，水的量最好從約45％至約55％。
加入酸和水以及任選地再進行回流之后，所產(chǎn)生的水解的芯層或包層組合物可在室溫貯存約3天到30天，然后再用來連接光傳輸器件。通過采用二甲基甲酰銨作為反應溶劑，或作為醇的共溶劑，?？墒官A存期限延長。
在水解的芯層或包層組合物包含鍺或鈦的情況下，可以通過在烷氧基硅烷的水解部分地或者較好地全部完成之后，向溶膠中加入鍺或鈦的醇鹽來延長其貯存期限。也可以通過減少在水解過程中所用的水的量，例如化學計量的約50％到約25％，來延長貯存期限。
將芯層或包層組合物施用于基體上形成一薄層。如下文中所詳細討論的，可用一模具使該薄層形成圖案。然后使該芯層或包層組合物聚合，形成平面光波導器件。在聚合之前，從芯層或包層組合物中蒸去反應副產(chǎn)物醇類常常是有利的。本文中所用的術語聚合是指水解的芯層或包層組合物中的無機組分的聚合反應。聚合可以在室溫下經(jīng)過一段較長的時間來完成。但是通常都希望能加速該聚合過程，例如進行熱輻射。加熱可用任何一種常規(guī)的熱輻射源進行，諸如火焰、熱槍、高溫油浴或輻射，如用一束聚焦的紅外激光。加熱的量最好足以快速聚合該水解的芯層或包層組合物，但又不會導致明顯的溶劑截留而形成氣泡。聚合溫度約在150℃至300℃，最好是225℃至250℃。聚合的組合物的強度足以耐受正常的牽拉。
在某些情況下，聚合的芯層或包層組合物的光和熱的性質可以通過縮合該聚合的芯層或包層組合物來加以改善。較好的是將該聚合的粘結組合物置于較進行聚合反應的溫度更高的溫度下。
聚合時所形成的芯層或包層取決于起始的芯層或包層組合物的組分。包含一種或多種改性劑的水解產(chǎn)物的組合物形成包含氧化硅基體(即Si-O-Si網(wǎng)絡)的芯層或包層，在該基體中，一部分硅原子直接鍵合到取代的或未取代的烴部分上。
在芯層或包層組合物包含惰性網(wǎng)絡改性劑，或聚二烷基硅氧烷的水解產(chǎn)物的情況下，其烴部分是未取代的烷基或芳基部分。在芯層或包層組合物包含活性網(wǎng)絡改性劑的水解產(chǎn)物的情況下，其烴部分是取代的烷基或芳基部分。在芯層或包層組合物包含有機成網(wǎng)改性劑的水解產(chǎn)物的情況下，其烴部分是取代的烷基或芳基部分，如亞烷基或亞芳基部分。所述亞烷基或亞芳基部分的一端鍵合到廣延的氧化硅基體的硅原子上。由此形成Si-R-R′-R-Si結合，式中R是亞烷基部分，而R′代表包含在所述改性劑中的可聚合的有機官能團的自由基聚合反應的產(chǎn)物。
在水解的芯層或包層組合物包含除了聚二烷基硅氧烷之外的活性可聚合的改性劑的水解產(chǎn)物的情況下，烴部分是取代的烷基或芳基部分，諸如含有具有式-R-的亞烷基或亞芳基部分的烴。這些亞烷基或亞芳基部分的一端鍵合到硅原子上，形成Si-R-Si結合，式中R代表有機聚合物雙基。
在水解的芯層或包層組合物包含活性可聚合的改性劑的水解產(chǎn)物的情況下，烴部分是取代的烷基或芳基部分，諸如含有具有式-R-R′-R-的亞烷基或亞芳基部分的烴。這些亞烷基或亞芳基部分的一端鍵合到硅原子上，形成Si-R-R′-R-Si結合，式中R代表亞烷基部分，而R′含有由胺與胺活性官能團反應產(chǎn)生的部分。
直接鍵合到取代的或未取代的烷基部分上的硅原子的百分數(shù)可以是約4％到約100％，較好的是從約20％到約100％，最好是從約50％到約100％。
包含非相互作用的、互相貫穿的網(wǎng)絡改性劑或其水解產(chǎn)物的水解的芯層或包層組合物形成為包含廣延的氧化硅基體(即-Si-O-Si網(wǎng)絡)和互相貫穿的有機聚合物基體的粘結材料。該廣延的氧化硅基體和互相貫穿的有機聚合物基體彼此并不鍵合，因此實際上在該有機聚合物基體中沒有一個原子與拉伸的氧化硅基體上的原子鍵合。
經(jīng)溶膠-凝膠處理的材料的一個常見的問題是在聚合反應和固化過程中由于質量損耗和縮合而導致的結構破壞。芯層或包層組合物在聚合和固化過程中具有獨特的粘彈特性，使它們能避免嚴重的應力聚集(stress build-up)。在一個較好的實施方案中，所述水解的芯層或包層組合物可進行空氣干燥，以除去反應副產(chǎn)物醇，以及在水解步驟中所用的所有溶劑。干燥得到一種粘稠的透明流體，其質量為水解的芯層或包層組合物樣品的初始質量的40％至50％。所述經(jīng)干燥的水解的芯層或包層組合物可在高達100℃的溫度下進行加熱，又將造成初始水解的芯層或包層樣品的2％至5％的質量損耗。經(jīng)再次加熱的材料仍然保持經(jīng)受塑性變形而不發(fā)生永久性破壞的能力。所述經(jīng)干燥的芯層或包層組合物可在220至260℃的溫度下固化，質量損耗為初始樣品的2至5％，使所述材料處于彈性狀態(tài)。
下表中列出了本發(fā)明組合物中的一個較好實例經(jīng)受的質量損耗數(shù)據(jù)。
質量損耗表
請注意在塑性/固體狀態(tài)之前的液體和塑性狀態(tài)時發(fā)生至少50％質量損耗。由于在固態(tài)失去初始質量的不到6％，較好為不超過4％，因此以前的溶膠-凝膠開裂問題得以避免。
對于普通的光纖網(wǎng)絡的應用，在632納米工作時理想的折射率對于包層約為1.4565，而對于波導芯層約為1.465。組分的影響(如加入甲基改性劑)或結構的影響(如材料中的孔隙性)會明顯降低折射率。其它的組分影響(如加入苯基改性劑或加入二氧化鍺或二氧化鈦)能明顯提高折射率。較好的是波導芯層折射率在1.4-1.55的范圍內，而包層折射率在1.3-1.6范圍內。
通過在組合物中加入苯基三烷氧基硅烷、苯基三氟硅烷或是它們的混合物，可以較好地改變折射率?？芍苽浒?.04摩爾硅，并含具有直接與硅原子鍵合的苯基的組分的組合物。采用貝克線法，通過與一系列具有標準折射率的油相比較，測量在588納米的折射率。下表詳細描述了各種組合物的硅和它們的折射率的關系。這些組合物的折射率數(shù)據(jù)表明了可將折射率調節(jié)至所希望的1.39至1.55之間的能力
以上討論揭示了一種芯層組合物前體材料和一種包層組合物前體材料。也討論了如何將所述前體材料處理成包層組合物或芯層組合物。
C.用于形成平面光波導器件的材料的具體實例結合下述具體實施例對本發(fā)明作進一步敘述。
適用于本發(fā)明的一種材料是溶膠-凝膠基硅倍半噁烷(sol-gel basedsilsesquioxane)。所述材料是由烷基烷氧基硅烷、芳基烷氧基硅烷、氟化物和水的多組分混合物制得的。
C.1合成制備方法1下面敘述用于由芯層或包層組合物前體材料制備芯層或包層組合物的方法。
使用0.03摩爾硅配方進行制備，所述配方包括8摩爾％當量PDMS(聚二甲基硅氧烷)、73％MTES(甲基三乙氧基硅烷)和19％PTES(苯基三乙氧基硅烷)。得到的材料在632納米的折射率為1.4565(包層配方)。芯層折射率(1.465)的組成見括號中的數(shù)據(jù)。
體積(1)PDMS 0.18毫升(2)MTES 4.36毫升 (3.95毫升)(3)PTES 1.40毫升 (1.88毫升)(4)HF(48重量％) 0.28毫升(5)H2O 0.55毫升在封閉的納爾金(nalgene)容器中將HF和PTES混合在一起。然后將該混合物在75℃的水浴中加熱15至30分鐘。該步驟使所述混合物中的PTES組分預水解和氟化。然后將MTES和PDMS加入所述混合物中，再加熱15至30分鐘。最后加入水。加水之后需要攪拌約1至3分鐘以使該溶液均化。使該溶膠-凝膠混合物在75℃老化3至6小時。
所述溶膠在冷卻之后應是透明的，粘度較低。在此狀態(tài)下的溶膠適宜于形成薄的涂層。因此，該溶膠形成包層組合物或波導芯層組合物材料。焙燒(firing)之后，該薄膜看上去非常透明，且在顯微鏡下看不到缺陷。
通過倒出溶膠并蒸去乙醇，可將該溶膠干燥至無乙醇的“干”形式。該形式的材料適宜于轉移成型應用以形成波導芯層。為了干燥所述溶膠，將1克溶膠放入直徑為2.5厘米的10毫升派熱克斯燒杯中。一克溶膠干燥成約0.39克干溶膠。加熱至240℃之后所述干溶膠的重量減至0.34克。用于處理薄膜和單片的最適宜的加熱程序是以每分鐘上升1℃的速度使溫度升至240℃，保持10分鐘，然后以每分鐘1至2℃的速度冷卻。可能不需要這樣的慢速度，但對于通宵焙燒，這樣做是方便的。圓盤是透明無色的。
C.2合成制備方法II下面敘述了用于制備芯層或包層組合物的另一種方法和配方。
下面的配方中沒有使用PDMS，而使用了二苯基二甲氧基硅烷作為替代。該配方的儲存期限較長，但其在薄膜形式或制備單片的焙燒期間，具有較大的開裂傾向。
體積(6)MTES 5.14毫升(4.78)(7)DPDMS0.545毫升 (二苯基二甲氧基硅烷)(8)PTES 0.435毫升 (0.87毫升)(9)HF(48重量％) 0.28毫升(10)H2O0.55毫升制備方法與上述合成制備方法I相同將HF加入PTES和DPDMS的混合物中，在75℃使其反應30分鐘。然后加入MTES，再加熱30分鐘。最后加入水并搖動直至透明。在75℃老化3小時。用與處理第一種配方時所用的基本相同方法處理該材料，不同之處在于干燥時從1克溶膠保留的質量為45％，而在250℃固化時為38％。具有該配方的薄膜和凝膠在干燥和固化期間是透明的，而在通過邊緣觀察時是無色的。圖7是該材料的1毫米圓盤的近紅外吸收譜。
C.3合成制備方法III下面敘述了用于制備芯層或包層組合物的另外一種方法和配方。該方法中使用苯基三氟硅烷作為氟化物源，而不使用HF。用該制備方法制得的無機-有機混合材料適用于形成高度透明且無裂縫的單片和薄膜。下面給出了包層組合物的配方和芯層組合物的配方(見括號中的數(shù)據(jù))。
體積(毫升) 包層組合物 (芯層組合物)(11)PDMS 0.18(0.18)(12)MTES 4.27(3.89)(13)PTES 0.84(1.30)(14)PTFS 0.365 (0.365)(15)H2O 0.745 (0.745)在封頂?shù)木郾┗蚣{爾金(Nalgene)容器中將PDMS、MTES、PTES和PTFS混合在一起。在熱水浴中將該混合物加熱至75℃，加熱5分鐘使其均化。向該熱的混合物中加入水，再封閉。該混合物一開始發(fā)生相分離。加熱至75℃并劇烈搖動，直至該溶液成為清澈透明，通常需20分鐘左右。在冷卻之前使該體系反應3小時。該組合物應是清澈透明的液體。
用與處理第一種配方時所用的基本相同方法處理該材料。在干燥時保留的質量為初始樣品的45％，而在250℃固化之后保留的質量為初始樣品的40％。通過在圓柱形模具中干燥和固化樣品，制得1毫米厚的圓盤。圖5和圖6是包層樣品的近紅外吸收譜。
上述溶膠液體組合物(合成制備方法I和合成制備方法II)用作平面波導器件中的包層和構成圖案的芯層的組合物。下面敘述用于形成包層和構成圖案的芯層的方法。
D.用于形成平面光波導器件的方法形成平面波導需要兩個不同的步驟，沉積連續(xù)的薄膜用作包層，和沉積有圖案的薄膜用作芯層。對這些將分別進行敘述。
為了避免產(chǎn)生缺陷，一般來說涂覆過程應在低顆粒(low particulate)環(huán)境中進行。所述溶膠是在標準實驗室環(huán)境中制備的，然后使其處于凈化室環(huán)境中。在該凈化室內清洗基體并干燥。在涂覆施用之前，使該溶膠通過0.2微米過濾器，以除去所有顆粒物。所有的干燥過程最好都在凈化室內進行，而焙燒應在凈化室內進行，或者在標準實驗室環(huán)境中用能使引入表面的顆粒量達到最小的技術進行。
D.1包層可能需要兩項基本技術。如果基體不能起所設計的平面波導器件中包層的作用，則需要一層均勻的包層支承芯層。當包層要覆蓋形成圖案的芯層列時，需填入會形成氣泡陷阱(尤其是諸如Y型連接等形狀)的區(qū)域，或者填平凸起的波導接頭。下面逐一敘述這些技術。
為了制備溶膠液體(包層組合物)的厚度不連續(xù)的薄膜，可以使用任何液相沉積方法?？蓪⒁磺鍧嵉幕w浸入溶膠-凝膠中，以固定的速度取出，生成一涂層。所述涂層的厚度與取出速度成比例。溶膠液體薄膜可通過首先浸透待涂覆所述溶膠液體的表面，然后以1000至4000RPM的速度旋轉，使其旋轉涂覆在平的表面上。得到的厚度與旋轉速度成反比。可以通過簡單的從浸透的薄膜上瀝干(draining)過量的溶膠制備薄膜。
涂覆形成圖案的脊形波導芯層列的最成功的方法是將流體溶膠滴在脊形波導列上，并使所述溶膠濕潤脊之間的區(qū)域。當該列包括Y型分路元件時，這一點尤其重要，這是因為快速浸漬或旋轉涂覆這些器件時，會使氣泡陷落在這些封閉區(qū)域中。當整個表面一旦充分濕潤，所有器件均被充填，可以采用旋壓或瀝干涂覆技術，以得到足夠的厚度。在這些情況下，所述表面被溶膠浸透，然后瀝干或旋轉，以得到充分的材料涂層。也可以簡單地向基體施用適當量的溶膠，以得到足夠的最終涂層厚度，并使其在重力作用下擴展，以得到所需的厚度均勻性。使用該簡單方法的最大障礙是醇(反應的副產(chǎn)物)的蒸發(fā)導致粘度快速增加，因此用該方法涂覆大的樣品是困難的。采用任何一種上述技術，最終的薄膜都要進行干燥和熱處理，以得到最終的硅倍半噁烷組合物。使所述薄膜在空氣中在20至45℃的溫度下干燥15分鐘至一小時。然后將該樣品轉移至烘箱中固化。較好的固化程序是使溫度以每分鐘4℃的速度從25℃升至240℃，保持60分鐘，然后以每分鐘4℃的速度使溫度下降至25℃。
一些關鍵的材料和方法特性能有助于施用外涂層。所述組合物具有低的固有光損耗?？刂普凵渎实哪芰δ苁乖O計具有靈活性。用低粘度溶膠(包層組合物)涂覆厚的薄膜，然后將該薄膜轉變成40微米厚的無裂縫或大的殘余應力的固態(tài)膜的能力也是重要的。傳統(tǒng)的完全是無機的溶膠-凝膠技術中，當薄膜厚度超過1微米左右時，開裂是普遍現(xiàn)象，這是一個很大的問題。本發(fā)明的上述組合物具有優(yōu)良的環(huán)境耐受力。
D.2形成圖案的芯層根據(jù)本發(fā)明的一個說明性實施方案，波導芯層列可用轉移印刷技術(transferprinting technique)或壓花技術(embossing technique)形成。目的是用高折射率的芯層組合物獲得高分辨率圖案，利用該溶膠-凝膠組合物的特性以低的加工成本快速制得波導列。下面概括地敘述兩種方法。這些技術替代現(xiàn)有技術中的用于形成波導芯層列的光刻技術。
兩種方法(印刷和壓花)都利用所述溶膠液體凝膠組合物能干燥至粘稠狀態(tài)的特點。所述粘稠材料可用刮刀刮涂或輥涂到模具中，如凹板印刷顯象板，或者可用模具壓花，以便能形成圖案。然后可在該材料從模具上脫離之前進行熱固化以使該結構定形。
如圖3A、3B、3C、3D和3E所示，在第一種方法中，在負主模(negativemaster film)30上的負凸紋(negative relief)中提供所需的圖案32，所述負主模30是可壓縮的，以適應基體區(qū)域，形成“底座(foot)”或壓縮區(qū)(步驟A)。負主模30是一薄膜，芯層圖案凹陷(depress)在該薄膜的表面，并且可用下述方法形成。將所需的波導圖案蝕刻于二氧化硅圓盤中(未予顯示)。然后將該圓盤涂覆適宜的材料，所述材料可與該二氧化硅圓盤分離，完全復制該圖案，以形成負主模30。另外，所選的材料對于本發(fā)明的材料應具有良好的剝離性能。鎳具有從二氧化硅圖案表面分離的能力和對于本發(fā)明材料提供良好的剝離表面的能力。可通過化學包層方法或其它已知的方法將鎳沉積在二氧化硅板上。然后將鎳膜從二氧化硅板上剝離，以形成負主模30。較好的是將負主模30置于柔性襯墊(如一種彈性體)33上。干燥的溶膠材料34裝載在鎳負主模30中的凸紋溝槽(relief channel)32中。這可用例如刮刀35，或較好的是用滾筒涂布器進行。從該表面去除多余的溶膠(步驟A)。刮刀能使溶膠很好地進入圖案，并能很好地刮去多余的溶膠。滾筒能產(chǎn)生正液面，它有助于與基體接觸和附著于其上。然后使本發(fā)明的材料固化至它能保持其形狀，并且仍然可附著于所欲形成的平面光學器件的基體36。所述基體36與鎳負主模30接觸，同時與溝槽32中的本發(fā)明的材料34接觸。最好使主模輥壓在表面上，讓可壓縮的負主模30僅在單個(single)“底座”37部分與基體36接觸。較好的是，將所述溶膠-凝膠壓向基體36，同時用熱源或輻射源38進行固化。當鎳負主模30從基體36上分離時，本發(fā)明的材料34將從鎳負主模30上剝離，并附著于該基體表面復制出正凸紋(positive relief)波導列(步驟C)。沉積外包層39，然后在240℃的溫度下使該材料最后固化(步驟D)。
圖3F和3G顯示了圖3A、3B、3C、3D和3E中所述方法的一種變化形式。首先，用外包層材料39預涂覆第二塊板31。正主模(positive master film)30與第二塊板31接觸，在正主模中芯層圖案在其表面隆起。當正主模30滾過外包層材料39時，通過與在正主模30中的所需圖案32接觸，在外涂層材料39中形成凹槽。較好的是對該外包層材料39同時用固化裝置38進行固化，固化裝置可以是熱源或輻射源(步驟A)。接著用諸如刮刀35等器具將上述干燥的溶膠材料34裝入凹槽中。固化裝置38可使該溶膠材料部分固化(步驟B)。較好的是在接觸時通過聚焦輻射或局部加熱，使包層材料和溶膠-凝膠材料同時固化。接著，使溶膠材料34和外包層材料39的復合物與基體36上的下包層(undercladding)39’接觸，較好的是同時用固化裝置38固化(步驟C)。結果，已嵌埋在外包層39中的芯層就沉積在基體上。如上所述，最好在沉積溶膠材料34和外包層39之前將下包層39’置于基體36上。
圖3H和3I顯示了圖3A、3B、3C、3D和3E中所述方法的另一種變化形式。用外包層材料39預涂覆第二塊板31(步驟A)。接著，用諸如刮刀35等器具將干燥的溶膠材料34裝入在負主模30中的凸紋圖案(relief pattern)32中。所述溶膠材料可用固化裝置38部分固化。然后使該溶膠材料與第二塊板上的外包層材料39接觸，并附著于外包層材料(步驟B)。較好的是在接觸時通過聚焦輻射或局部加熱使該包層材料和負主模30的溝槽中的本發(fā)明的材料同時固化。當?shù)诙K板31從負主模30上分離時，使溝槽中的本發(fā)明的材料仍然附著于第二塊板31的表面上的外包層39，在其上形成芯層材料的隆起圖案。然后可在該圖案上再涂覆一層外包層39”。該涂層可以是連續(xù)的外涂層，或者是通過印刷、微分配(microdispensing)、噴墨印刷等，涂覆沉積或印刷在隆起圖案之間的外包層。在非連續(xù)的情況下，該沉積材料應具有正的彎月面(positive meniscus)鄰接于壓花(凸起)圖案，以在轉移至基體時完全包封芯層材料。
接著，使溶膠材料34和外包層材料39的復合物與基體36接觸，較好的是同時用一固化裝置38進行固化(步驟C)。結果，已嵌埋在外包層39中的該芯層就沉積在基體上。如上所述，也可在沉積溶膠材料34和外包層39之前將外包層39’置于基體36上。當進行這一操作時，就可不必第二次將外包層39”施用于板31上。
在本發(fā)明的一個較好的實施方案中，當進行壓縮(即與基體接觸)時，該材料從液態(tài)變成固態(tài)。該材料附著于基體上導致該材料在可壓縮的主模(master)從基體上分離時殘留在基體上。通過加熱或輻射(光)可實現(xiàn)狀態(tài)改變，加熱或輻射可以集中在壓縮區(qū)域(“底座(foot)”)，或者當進行加熱時加熱基體。可以(但不太理想的是)進行冷卻或干燥，以實現(xiàn)狀態(tài)的改變。
為了使圖案復制達到最優(yōu)化以及使成本最低，對于該技術的許多變化形式可能是重要的。負主模附著的表面可以是平的或者是鼓形曲面。在擴大規(guī)模時曲面有很多優(yōu)點，其中鼓面可以連續(xù)方式裝載溶膠-凝膠材料、刮除、加熱和施用。一個優(yōu)點是避免截留空氣。凝膠將沿圖案的前沿而不是整個圖案區(qū)域從負主模脫出至基體上，這將降低應力，很可能減少裂紋。固化條件是另一組工藝變量。熱處理可以在分開的步驟中進行，或者也可在刮涂或轉移步驟中進行?？蓪︽囍髂＿M行加熱，轉移至冷卻的基體上，或者可使主模保持冷卻而加熱基體，使轉移和固化在與基體接觸時完成。也可用剝離劑促進從主模剝離。基體可涂覆包層材料，以促進轉移，以及加入外包層39，以使芯層34嵌埋在包層中。
在第二種方法中，采用壓花技術以得到所需的波導列圖案。圖4A、4B、4C、4D和4E說明了該方法。如圖4A、4B、4C、4D和4E所示，壓花元件42包含有波導芯層列的正凸紋(positive relief)結構44。這就是說壓花元件是一正主模，其中芯層圖案突起在該元件的表面上。如步驟A所示，用溶膠-凝膠狀低折射率的包層41涂覆基體40，所述包層的厚度大于波導芯層列的最大厚度。使該包層41部分固化至使粘稠流體可變形但不開裂，或者對其加熱使其軟化以產(chǎn)生粘稠流體，然后立即使其冷卻。將壓花元件42壓在包層41上。加熱使該薄膜固化至彈性狀態(tài)(步驟B)。然后提起壓花元件42，在包層41中得到負凸紋圖案46(步驟C)。為了完成該結構，隨后將高折射率的波導芯層組合物48刮涂該包層41的負凸紋區(qū)域46，使其自身固化(步驟D)。最后，在填有芯層的包層41上沉積包層50，得到溝槽式波導結構(步驟E)。
為了使圖案復制達到最優(yōu)化以及使成本最低，對于該技術的許多變化形式可能是重要的。壓花元件應從包層上剝離，以使粘合性拉出所產(chǎn)生的缺陷量最少。較好的是壓花元件形成時，其表面質量和粗糙度與它沉積在其上的玻璃表面的相同。鎳是一種好的材料，理由與凹板印刷方法中所述的相同。二氧化硅需要剝離劑。最好將該壓花元件設置在曲面元件上，如鼓面，使剝離點是壓縮的“底座”區(qū)域，而不是二維區(qū)域，以經(jīng)受較低的剝離應力。固化可以分開的步驟進行。從塑性至彈性的固化步驟也可以通過加熱壓花元件，一步賦予形式和固化所需能量而完成。
在施用另一層溶膠-凝膠之前，第一層溶膠-凝膠應固化的確切的程度在某些情況下是可變的。然后可有效的對三層進行最終的固化。
雖然以上所述組合物和方法僅采用熱固化方法使溶膠-凝膠材料從塑性態(tài)轉變?yōu)閺椥詰B(tài)，然而在配方中加入添加劑可用紫外或可見光輻射進行光固化。在此情況下，光可透射通過基體傳送至壓縮區(qū)域。在任何情況下，如果用光固化的話，薄膜或基體中至少有一種應是由透光材料制成的。較好的材料包括熔凝硅石、鈉玻璃、硼硅酸鹽玻璃或碳氟聚合物，如FEP(氟化乙丙烯)。
上述方法可用于形成分辨率(即芯層寬度可)小于1.0微米，較好為小于0.6微米的結構。
E.平面光波導器件的實例組合起來可制備一個完整的平面波導結構，或者如果需要，可在常規(guī)的蝕刻的硅酸鹽芯層波導列上提供一外包層。由本發(fā)明可獲得的主要好處在于成本。在常規(guī)的形成圖案的玻璃波導芯層列上使用本發(fā)明的外包層，可獲得很多好處。使用低的處理溫度可避免蝕刻的芯層脊形波導發(fā)生任何變形，而高溫處理會使初始的波導形狀發(fā)生變形。低溫和本發(fā)明外包層的低模量還導致在脊形波導上的低的應力場，因此可使導致極化效應的應力達到最小。
E.1外包層實例對一列直線波導脊形進行外包覆以測定損耗和外包層特性。采用火焰水解反應法用玻璃芯層涂覆二氧化硅晶片，采用光刻和活性離子蝕刻(reactive ion etch)方法構成圖案。從10厘米直徑的具有直線波導列的晶片上切割下芯片(2厘米×2厘米)。制備本發(fā)明的溶膠液體組合物，其在632納米的目標折射率為1.455。在凈化室內，使該溶膠通過0.2微米的過濾器進行過濾，以去除大的顆粒物。將該液態(tài)溶膠滴加在波導列上，首先濕潤脊形波導，然后使芯片的整個表面飽和。將樣品傾斜，用吸附毛巾吸去過量的物質。然后將該涂覆的芯片放平，使其干燥約一小時。然后將該樣品放入100℃的烘箱中一小時。隨后用加蓋容器(coveredcontainer)將該樣品從該凈化室內轉移至室外的烘箱中。該熱處理通過以每分鐘升高1℃焙燒至240℃保持10分鐘而完成，然后以每分鐘降低1℃的速度進行冷卻。測得該樣品在1550納米波長處的損耗約為每厘米0.5分貝，在1200-1600納米光學通信窗口測得有利的傳輸特性。
E.2形成圖案的芯層實例下面說明用于制備形成圖案的芯層的實驗室樣品處理方法。通過在二氧化硅晶片上電鍍鎳箔制備鎳負主模，所述晶片預先進行活性離子蝕刻(RIE)，得到直線波導和1×8分路器。將所述鎳箔(約0.004英寸(4密耳)厚)從二氧化硅主片上剝離，用雙面膠帶固定在平的二氧化硅晶片上。得到的鎳表面僅在該樣品的有限區(qū)域上是平的。制備溶膠，并使其干燥，得到一種粘稠液體。將一滴材料置于該鎳箔的平坦區(qū)上，并用刮刀將其涂開至凸紋圖案中。用刮刀從表面刮去多余的物質，使溶膠留在負主模的負凸紋溝槽中。將1英寸直徑的二氧化硅圓盤壓在負主模的已充填的區(qū)域上，荷重為10克。將該負載的樣品放入75℃的烘箱中保持12小時，然后在120℃再加熱1小時。冷卻之后，去除負荷。用抹刀(spatula)從鎳箔中撬起所述圓盤。使該圓盤突然離開鎳表面，從溝槽中帶出大部分充填的凝膠物。然后將該帶有附著的脊形波導的二氧化硅圓盤以每分鐘升高1℃的速度加熱至240℃，保持10分鐘，然后以每分鐘1℃的速度冷卻。波導復制了溝槽寬度并具有棱角分明的邊緣和無裂紋的表面，這表明溶膠-凝膠材料從鎳箔上被很好地剝離。
F.用于形成平面波導器件的材料的波譜本發(fā)明中所用的溶膠-凝膠材料具有有趣的波譜。圖5、6和7說明了這些波譜。根據(jù)標準可見-近紅外波譜分析程序，分析1納米厚的本發(fā)明的無機-有機混合物固體材料的圓盤波譜試樣，所述固體材料包含甲基-硅氧烷基團、苯基-硅氧烷基團和氟。建立了基線101以考慮到反射和散射損耗。
所附的波譜是較好的無機-有機混合物固體材料的組成范圍的典型的波譜。圖5的波譜顯示了300納米至2500納米的可見-近紅外區(qū)域，圖6是圖5中方框內顯示近紅外區(qū)域的插圖(boxed inset)。通信窗在中心為1310納米(從約1270-1330納米范圍)和1550納米(從約1525-1570納米范圍)處，在這兩種情況下，從基線101測得的本發(fā)明材料在這些波長范圍的本征吸收是非常低的。在1520納米處存在一條吸收帶，如圖7所示，這顯然來自于C-H和SiOH振動的組合吸收帶。如這些附圖中所示，在1270-1330納米和1525-1570納米的范圍內，吸收率是非常低的。該基線吸收來自于反射和表面散射損耗，并不代表試樣中的任何本征吸收。當基線在0.195AU處時，在約1530處的小峰約為0.03AU，轉換成約0.3分貝/厘米。圖6和圖7顯示了吸收是如何通過本發(fā)明材料的氘化而進一步減小的。在圖6中，通過用氘替代水解器，峰102移至202，而峰303移至203。圖7中提供了完全氘化體系中等效特征(equivalent features)的經(jīng)計算得到的波譜位置。甲基和苯基的氘化是通過合成前體而完成的，而硅烷醇的氘化是通過用D2O水解而完成的。在這些氘化過程中，最容易進行的是用D2O水解，這是因為水的這種形式容易獲得。圖7顯示了通過在制備中使用D2O而不用水，可使在1380納米處的硅烷醇峰和在1520納米處的組合吸收帶的波譜強度減小。在這些區(qū)域中存在任何峰值強度是由于在合成中除了使用水合作用的水(H2O)之外，它提供了水解反應所需水的總量的三分之一，還使用了HF。
本發(fā)明的材料配方在波長1310納米(1270-1330納米)和1550納米(1525-1570納米，較好為1530-1565納米)處的傳輸特性是特別有用的屬性。一般說來，混合材料在近紅外的光譜是受來自于有機改性劑和來自于未完全反應的硅烷醇基團的振動泛頻峰的支配。本發(fā)明的各種配方均經(jīng)精心設計，使振動模的數(shù)目達到最小，這就使在近紅外的泛頻帶和組合吸收帶盡可能地不太復雜。在該組合物中，在近紅外區(qū)只有C-H和SiO-H的拉伸和苯基的彎曲模是起作用的。C-H拉伸泛頻帶位置是從1630至1750納米和1150至1200納米。硅烷醇拉伸帶的位置是從1370至1410納米。苯基環(huán)彎曲在1700至2000納米的區(qū)間是起作用的。這些振動模中，只有硅烷醇不是結構的基本部分，這是由于硅烷醇網(wǎng)絡未完全縮合。由于在這些配方中加入了氟化物以及這種材料在仍然處于粘性狀態(tài)的同時，還能進行高度縮合的非凡能力，因此在這些配方中硅烷醇的含量是低的且達到最小。為了使不希望存在的吸收帶減至最小，重要的是使最終材料中硅烷醇的含量降低。因而使在1310納米(1270-1330納米)和1550納米(1525-1570納米)的光通信窗口中的吸收降至很低的水平。這使該配方對于通信應用顯得尤其有用。本發(fā)明組合物在1200-1360納米和1430-1620納米的波長范圍提供了特別好的低吸收傳輸特性。本發(fā)明的組合物在1220-1330納米和1525-1570納米的較好范圍，以及在1530-1565納米的更好范圍內具有特別好的傳輸特性。在1200-1600納米的范圍內，本發(fā)明的材料具有高傳輸特性和小于0.2AU的吸收率。在1525-1570納米和1270-1330納米范圍內，本發(fā)明材料能提供小于0.1AU的吸收率，較好的是小于0.05AU的吸收率，更好的是小于或等于0.03AU的吸收率。具有如此低的吸收率和如此高傳輸特性的本發(fā)明材料可用作光波導分路材料，其損耗小于0.4分貝/厘米，較好小于0.3分貝/厘米，更好小于0.1分貝/厘米，最好小于0.05分貝/厘米。
在某些情況下，即使用這些組合物獲得如此低的損耗也可能成為問題。在某種程度上，吸收峰的尾部或各組合吸收帶仍然可能在1310或1550納米窗口引起損耗，通過使用具有氘(氘化)有機基團的前體，可制造出一些混合材料來減少這種吸收。當采用諸如CD3Si(OC2H5)3和C6D5Si(OC2H5)3之類的前體時，硅氧烷網(wǎng)絡被CD3和C6D5基團改性。各C-D振動頻率從同樣的C-H模移到更低的能量，于是各泛頻峰也發(fā)生移動。用這種方法可以減少在近紅外區(qū)的總吸收，使吸收峰尾部變得更小，而且干涉特性是更高階的泛頻峰，而它們從根本上說具有更低的強度。使用氧化氘作為水的來源也可使1380納米處SiOH的吸收影響減至最小，因為SiO-D的吸收位置是在約2000納米處。
總之，本發(fā)明的上述實施方案只是用于說明。本領域的技術人員可在不脫離本發(fā)明權利要求書的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進行各種變化。
權利要求
1.在基體上形成的平面光波導，包括具有第一折射率的波導芯層，以及與所述芯層接觸形成的包層，所述包層具有小于所述第一折射率的第二折射率，所述芯層和所述包層中的至少一者是無機-有機混合材料，該混合材料包含廣延的基體，該基體含有硅原子和氧原子，其中至少部分硅原子直接與取代的或未取代的烴部分鍵合。
2.如權利要求1所述的平面光波導，其特征在于所述第一折射率為1.4-1.55，所述第二折射率為1.3-1.6。
3.如權利要求1所述的平面光波導，其特征在于所述無機-有機混合材料在1200-1600納米的波長范圍內具有高的透射率，且吸收率小于0.2AU。
4.如權利要求3所述的平面光波導，其特征在于所述無機-有機混合材料在1525-1570納米的波長范圍內具有高的透射率，且吸收率小于0.05AU。
5.如權利要求3所述的平面光波導，其特征在于所述無機-有機混合材料在1270-1330納米的波長范圍內具有高的透射率，且吸收率小于0.05AU。
6.如權利要求4所述的平面光波導，其特征在于在1525-1570納米范圍內的吸收率小于0.4分貝/厘米。
7.如權利要求5所述的平面光波導，其特征在于在1270-1330納米范圍內的吸收率小于0.2分貝/厘米。
8.如權利要求1所述的平面光波導，其特征在于當所述無機-有機混合材料從非固體變?yōu)楣腆w時，其質量損耗小于初始質量的6％。
9.如權利要求1所述的平面光波導，其特征在于當所述無機-有機混合材料從非固體變?yōu)楣腆w時，其質量損耗不大于初始質量的4％。
10.如權利要求1所述的平面光波導，其特征在于所述無機-有機混合材料在固化成固體之前，其質量損耗約為初始質量的50％。
11.如權利要求1所述的平面光波導，其特征在于所述無機-有機混合材料是氘化的。
12.如權利要求1所述的平面光波導，其特征在于所述第二包層是在所述芯層上形成的，且所述波導包括在所述基體和所述芯層之間形成的另外一層包層。
13.如權利要求1所述的平面光波導，其特征在于所述無機-有機混合材料包括甲基-硅氧烷基團、苯基硅氧烷基團和氟。
14.如權利要求1所述的平面光波導，其特征在于所述無機-有機混合材料是通過固化前體得到的，所述前體包括聚二甲基硅氧烷、甲基三烷氧基硅烷和苯基三烷氧基硅烷。
15.如權利要求1所述的平面光波導，其特征在于所述無機-有機混合材料是通過固化前體得到的，所述前體包括PDMS、MTES。PTES和PTFS。
16.在基體上形成的平面光學器件，包括一列導引光輻射的波導芯層，以及與所述波導芯層列接觸形成的包層，其作用是將所述光輻射限制于所述波導芯層列，所述波導芯層列和所述包層中的至少一者是無機-有機混合材料，該混合材料包含廣延的基體，該基體含有硅原子和氧原子，其中至少部分硅原子直接與取代的或未取代的烴部分鍵合。
17.如權利要求16所述的光學器件，其特征在于所述器件是分路器。
18.如權利要求16所述的光學器件，其特征在于所述器件是耦合器。
19.如權利要求16所述的光學器件，其特征在于所述器件是波分多路復用器。
20.如權利要求16所述的光學器件，其特征在于所述芯層和所述包層中的一者包含水解的和聚合的硅烷，所述硅烷選自四烷氧基硅烷、烷基三烷氧基硅烷和芳基三烷氧基硅烷。
21.如權利要求20所述的光學器件，其特征在于水解的和聚合的硅烷的含量至少為50％。
22.如權利要求16所述的光學器件，其特征在于所述烴部分是一種改性劑的水解產(chǎn)物，所述改性劑選自惰性網(wǎng)絡改性劑、活性網(wǎng)絡改性劑、有機成網(wǎng)改性劑、活性聚合物改性劑和活性可聚合的改性劑。
23.如權利要求16所述的光學器件，其特征在于所述烴部分是未取代或取代的烷基或芳基部分。
24.如權利要求23所述的光學器件，其特征在于所述取代的烷基或芳基部分選自氨基烷基、羥基烷基、羧基烷基和巰基烷基。
25.如權利要求16所述的器件，其特征在于所述芯層列和所述包層中的一者包含互相貫穿的有機聚合物基體的水解產(chǎn)物。
26.如權利要求25所述的器件，其特征在于在互相貫穿的有機聚合物基體和廣延的硅-氧基體之間基本上不存在共價鍵。
27.如權利要求22所述的器件，其特征在于所述改性劑水解的和聚合的產(chǎn)物形成有機網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡通過Si-C鍵共價連接。
28.如權利要求16所述的器件，其特征在于所述芯層列和所述包層中的一者含有氟。
29.如權利要求16所述的器件，其特征在于所述芯層列和所述包層中的一者含有調節(jié)折射率的元素。
30.如權利要求29所述的器件，其特征在于所述元素為Ge或Ti。
31.在基體上形成的平面光波導，包括一列傳播光輻射的波導芯層，以及用于將所述光輻射限制于所述波導芯層列的包層，所述芯層列包含第一種無機-有機混合材料，該混合材料包含廣延的基體，該基體含有硅原子和氧原子，其中至少部分硅原子直接與取代的或未取代的烴部分鍵合，所述包層包含第二種無機-有機混合材料，該混合材料包含廣延的基體，該基體含有硅原子和氧原子，其中至少部分硅原子直接與取代的或未取代的烴部分鍵合，所述第二種材料的折射率低于所述第一種材料的折射率。
32.形成平面光學器件的方法，包括以下步驟制備波導芯層組合物前體材料，所述前體材料包含至少一種硅烷和取代或未取代的烴部分的源。使所述波導芯層前體材料部分水解和聚合，形成波導芯層組合物，用一模具，形成一列含有所述波導芯層組合物的光波導芯層，以及在對形成無機-有機混合材料有效的條件下完成波導芯層組合物的水解和聚合，所述混合材料包含廣延的基體，該基體含有硅原子和氧原子，其中至少部分硅原子直接與取代的或未取代的烴部分鍵合。
33.如權利要求32所述的方法，其特征在于所述模具使形成芯層列的步驟能形成分辨率小于1微米的結構。
34.如權利要求32所述的方法，其特征在于所述模具使形成芯層列的步驟能形成分辨率小于0.6微米的結構。
35.如權利要求32所述的方法，還包括選擇模具為凹板印刷成象板的步驟。
36.如權利要求32所述的方法，其特征在于形成芯層列的步驟還包括(a)將所述波導芯層組合物裝載在負主模中；(b)將負主模和波導芯層組合物壓在基體上，同時固化波導芯層組合物；(c)從芯層組合物上除去負主模。
37.如權利要求32所述的方法，其特征在于形成芯層列的步驟還包括(a)用包層材料覆蓋平板；(b)用正主模在包層材料中形成凹陷；(c)將所述波導芯層組合物裝載在凹陷中；(d)將波導芯層組合物和包層材料壓在基體上，同時固化芯層組合物和包層材料；(e)從芯層組合物和包層材料上除去平板。
38.如權利要求37所述的方法，其特征在于所述固化還包括熱固化。
39.如權利要求37所述的方法，其特征在于所述固化還包括用光固化，以及選擇基體和平板中至少一種是透明的。
40.如權利要求32所述的方法，其特征在于形成芯層列的步驟還包括(a)用包層材料覆蓋平板；(b)將所述波導芯層組合物裝載在負主模中；(c)將所述波導芯層組合物附著在包層材料上；(d)將波導芯層組合物和包層材料壓在基體上，同時固化芯層組合物和包層材料；(e)從芯層組合物和包層材料上除去平板。
41.如權利要求40所述的方法，還包括在附著步驟之后，在芯層組合物和包層材料上涂覆另外一層包層材料。
42.如權利要求40所述的方法，其特征在于附著步驟還包括使所述波導芯層組合物和包層材料接觸，同時固化所述波導芯層組合物和包層材料。
43.如權利要求40所述的方法，其特征在于所述固化步驟包括熱固化。
44.如權利要求40所述的方法，其特征在于所述固化步驟還包括用光固化，以及選擇基體和平板中至少一種是透明材料。
45.如權利要求32所述的方法，其特征在于形成芯層列的步驟還包括(a)用包層材料涂覆基體；(b)部分固化所述包層材料；(c)將壓花元件壓入部分固化的包層材料中；(d)固化所述壓花的包層材料；(e)用波導芯層組合物充填該壓花的包層材料；(f)固化該波導芯層組合物。
46.如權利要求45所述的方法，其特征在于所述固化還包括熱固化。
47.如權利要求45所述的方法，其特征在于所述固化還包括用光固化，以及選擇基體為透明的。
48.如權利要求32所述的方法，其特征在于所述波導芯層組合物前體材料包括PDMS、MTES和PTES。
49.如權利要求32所述的方法，其特征在于所述波導芯層組合物前體材料包括MTES、DPDMS和PTES。
50.如權利要求32所述的方法，其特征在于所述波導芯層組合物前體材料包括MTES、PTES、PDMS和PTFS。
51.如權利要求32所述的方法，還包括以下步驟根據(jù)以下方法在所述波導芯層列上形成包層，所述方法包括(a)制備包含至少一種硅烷和烴部分的源的包層組合物前體材料；(b)部分水解和聚合所述包層組合物前體材料，形成包層組合物；(c)通過液相沉積將所述包層組合物的涂層施涂于所述形成圖案的波導芯層列；(d)干燥所述包層組合物，在所述波導芯層列上形成包層。
52.如權利要求51所述的方法，其特征在于所述包層包含一種無機-有機混合材料，所述混合材料包含廣延的基體，該基體含有硅原子和氧原子，其中至少部分硅原子直接與取代的或未取代的烴部分鍵合。
53.如權利要求51所述的方法，其特征在于所述包層組合物前體材料包括PDMS、MTES、PTES或其混合物。
54.如權利要求51所述的方法，其特征在于所述包層組合物前體材料包括MTES、DPDMS、PTES或其混合物。
55.如權利要求51所述的方法，其特征在于所述包層組合物前體材料包括MTES、PTES、PDMS、PTFS或其混合物。
56.在基體上形成平面光學器件的方法，包括以下步驟形成波導芯層列，以及通過以下步驟在所述波導芯層列上形成包層(a)制備包含至少一種硅烷和烴部分的源的包層組合物前體材料；(b)部分水解和聚合所述包層組合物前體材料，形成包層組合物；(c)通過液相沉積將所述包層組合物的涂層施涂于所述波導芯層列；(d)干燥所述包層組合物，在所述波導芯層列上形成包層。
57.如權利要求56所述的方法，其特征在于所述包層包含一種無機-有機混合材料，所述混合材料包含廣延的基體，該基體含有硅原子和氧原子，其中至少部分硅原子直接與取代的或未取代的烴部分鍵合。
58.如權利要求56所述的方法，其特征在于所述芯層列是通過蝕刻芯層的未遮掩部分而構成圖案的。
59.在平面光學器件中在基體上形成包層的方法，包括以下步驟(a)制備包含至少一種硅烷和烴部分的源的包層組合物前體材料；(b)部分水解和聚合所述包層組合物前體材料，形成包層組合物；(c)通過液相沉積將所述包層組合物的涂層施涂于所述基體；(d)干燥所述包層組合物，在所述基體上形成包層。
60.形成平面光波導器件的方法，包括以下步驟(a)在基體上沉積第一包層；(b)通過將正主模施用于所述第一包層，將凹槽圖案壓印在所述第一包層上；(c)將所述波導芯層組合物材料刮涂入所述凹槽中，形成波導芯層；(d)在所述第一包層和所述波導芯層上沉積第二包層。
61.如權利要求60所述的方法，其特征在于所述正主模是可壓縮的，且包括位于柔性背襯上的薄膜或箔，其中所述主模通過滾壓施用于所述第一包層。
62.如權利要求60所述的方法，還包括固化所述波導芯層。
63.如權利要求62所述的方法，其特征在于所述固化步驟包括用光固化，以及還包括選擇基體和主模中至少一者為透明材料。
64.形成平面光波導器件的方法，包括以下步驟(a)將波導芯層組合物材料填入負主模中的凹槽圖案中；(b)將所述負主模施用于基體；(c)去除該主模，以將所述波導芯層組合物材料轉移至基體，形成波導芯層圖案；(d)在所述波導芯層的圖案上形成一包層。
65.如權利要求64所述的方法，其特征在于所述負主模是可壓縮的，且包括位于柔性背襯上的薄膜或箔，其中所述主模通過滾壓施用于所述基體。
66.如權利要求64所述的方法，還包括在將負主模施用于基體的步驟中，固化所述波導組合物。
67.如權利要求66所述的方法，其特征在于所述固化步驟包括用光固化，以及還包括選擇基體和主模中至少一者為透明材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及在一基體(12)上形成的平面光學器件,它包含一列波導芯層(14)和與該芯層接觸地形成的包層(16)。該波導芯層列(14)和包層(16)中至少有一者是一種無機—有機混合材料,該材料包含一種含有硅原子和氧原子的廣延的基體,在該廣延的基體中至少有一部分硅原子與取代的或未取代的烴部分直接鍵合。根據(jù)本發(fā)明的其它實施方案,形成芯層列的方法包括以下步驟:制備波導芯層組合物前體材料,部分水解和聚合該材料,在對形成無機—有機混合材料有效的條件下形成波導芯層列,所述混合材料包含一種含有硅原子和氧原子的廣延的基體,其中至少有一部分硅原子與取代的或未取代的烴部分直接鍵合。
文檔編號C03C17/34GK1245563SQ97181508
公開日2000年2月23日 申請日期1997年12月12日 優(yōu)先權日1996年12月13日
發(fā)明者S·B·道斯, R·E·約翰遜, R·O·馬施邁爾, R·D·肖普 申請人:康寧股份有限公司