專(zhuān)利名稱(chēng)：光波導(dǎo)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光波導(dǎo)管，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種由可變折射率聚酰亞胺形成的光波導(dǎo)管，以在核芯和外包層之間產(chǎn)生大的折射率差異。
最近，使用半導(dǎo)體或微機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)制造技術(shù)制造光波導(dǎo)裝置的方法已眾所周知?，F(xiàn)已引入了在平面基底上形成光波導(dǎo)裝置的平面光波導(dǎo)技術(shù)。而且，越來(lái)越多的研究集中在光波導(dǎo)裝置的進(jìn)一步集成化上。
在制造普通的光波導(dǎo)裝置的方法中，在一個(gè)基底上順序形成一個(gè)下外包層和一個(gè)核心層。然后，將一種光刻膠沉積在核心層上，并通過(guò)曝光和顯影步驟形成光刻膠圖形。
使用作為腐蝕掩膜的光刻膠圖形將核心層蝕刻成一種預(yù)確定的圖形，并在其上形成一個(gè)上外包層，得到示于

圖1的完整的光波導(dǎo)裝置。圖1中，標(biāo)記100表示平面基底，標(biāo)記110表示外包層，標(biāo)記120表示核心層。
對(duì)于每一個(gè)外包層和核心層，外包層和核心層是使用具有不同折射率的硅石或聚合物通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布形成的。
在使用硅石作為核芯和外包層的材料的情況下，折射率的差異可升高至0.75％。但是，硅石的使用不能降低光波導(dǎo)管的大小，因而，是造成難以生產(chǎn)用于光通信的亞小型鈍態(tài)裝置(subminiature passive device)。
也就是說(shuō)，在使用聚合物例如聚酰亞胺作為核心層和外包層的材料的情況下，聚酰亞胺分子內(nèi)的氟或氯含量被調(diào)整，從而允許進(jìn)一步擴(kuò)展核芯和外包層之間折射率的差異，并可制造出較大的光波導(dǎo)管，降低光吸收損失。
但是，已知的聚酰亞胺在改變核芯和外包層之間折射率差異中的使用效果并不理想。
為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種由可容易控制折射率的聚酰亞胺形成的光波導(dǎo)管，從而對(duì)核芯和外包層之間的折射率提供大的差異。
本發(fā)明的目的由下述一種光波導(dǎo)管達(dá)到，這種光波導(dǎo)管包括一種由聚合物形成的核心層，和一種與該核心層鄰近的外包層，該外包層是由這樣一種聚合物形成的，這種聚合物的折射率小于核心層的聚合物的折射率，其中用于核心層和外包層的聚合物選自具有式(1)的共聚物，
其中X為
或者
Y為
或者
n是數(shù)值范圍為0.05≤n＜1的摩爾比率。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明通過(guò)參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案的描述，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。
圖1是普通的光波導(dǎo)管的構(gòu)型的示意圖。
本發(fā)明的特征在于，使用具有上述式(1)的共聚物，光波導(dǎo)管中核心層和外包層之間的折射率差異可被控制在0.25至2.0％的范圍內(nèi)，因而，光波導(dǎo)管的大小可按照特定應(yīng)用的需要進(jìn)行變化。由于可對(duì)光波導(dǎo)管的大小進(jìn)行控制，光波導(dǎo)模式的類(lèi)型和模式場(chǎng)直徑(mode field diameter)可發(fā)生變化。如果核芯和外包層之間的折射率的差異較大，可制造更小的光波導(dǎo)管。
優(yōu)選核心層和外包層之間的折射率差異是在0.25至2.0％的范圍內(nèi)。如果折射率差異不在上述的范圍內(nèi)，則難以將光能限制在波導(dǎo)管內(nèi)，并且發(fā)生光波導(dǎo)裝置和光纖之間模式不匹配的問(wèn)題。
優(yōu)選按照本發(fā)明的上述式(1)的聚合物包括具有式(2)，(3)和(4)的聚酰亞胺。
在式(2)，(3)和(4)中，n是數(shù)值范圍為0.05≤n＜1的摩爾比率。
具有上述式(2)的聚酰亞胺是從酸酐(A)和(B)和二胺(E)制備的。酸酐(A)和(B)的摩爾比率越高，具有式(2)的聚酰亞胺的折射率越高。優(yōu)選酸酐(A)和(B)的摩爾比率為0.05∶1至1∶1。如果酸酐(A)和(B)的摩爾比率不在上述范圍內(nèi)，在橫電(TE)和橫磁(M)模式下會(huì)發(fā)生雙折射差異的問(wèn)題。
具有式(3)的聚酰亞胺是從酸酐(A)和(C)和二胺(D)和(E)制備的，具有式(4)的聚酰亞胺是從酸酐(A)和(C)和二胺(E)制備的。與具有式(2)的聚酰亞胺相似，優(yōu)選式(3)和(4)的聚酰亞胺中酸酐(A)和(C)的摩爾比率為0.05∶1至1∶1。并且對(duì)于式(4)的聚酰亞胺，優(yōu)選二胺(D)和(E)的摩爾比率為1∶0.05至1∶1。如果二胺(D)和(E)的摩爾比率不在上述范圍內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)不期望的雙折射特性。
如上文所述，光波導(dǎo)管中核芯和外包層的折射率的差異通過(guò)使用具有式(2)，(3)和(4)的聚酰亞胺可被控制在0.25至2.0％的范圍內(nèi)，從而允許對(duì)光波導(dǎo)管的尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且可對(duì)模式類(lèi)型和模式場(chǎng)直徑(mode field diameter)進(jìn)行變化。具體地說(shuō)，如果折射率差異大于或等于1.2％，可制造一種亞小型的光波導(dǎo)管。折射率差異接近0.3％可制造一種在光纖中具有較小組合損失的光波導(dǎo)裝置。
下文通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。這些實(shí)施例只是為了說(shuō)明的目的，不是為了限定本發(fā)明。合成實(shí)施例1將酸酐(A)和二胺(E)以1∶1摩爾比率的混合物以基于固體30％的量溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，并在氮?dú)夥罩袛嚢韬铣删埘０匪?。將得到的聚酰胺酸旋轉(zhuǎn)涂布在硅基底上，并在一個(gè)熱板上分別在100℃加熱30分鐘，在200℃加熱1小時(shí)，在350℃加熱1小時(shí)，得到聚酰亞胺膜。合成實(shí)施例2重復(fù)合成實(shí)施例1的步驟，只是使用酸酐(B)而不是酸酐(A)，得到聚酰亞胺膜。合成實(shí)施例3重復(fù)合成實(shí)施例1的步驟，只是使用酸酐(C)而不是酸酐(A)，得到聚酰亞胺膜。合成實(shí)施例4將酸酐(A)和酸酐(B)的摩爾比率變化成0.05∶1，0.1∶1，0.5∶1和1∶1，并將總的酸酐和二胺(E)的摩爾比率控制在1∶1。將混合物以基于固體30％的量溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，并在氮?dú)夥罩袛嚢?4小時(shí)，得到聚酰胺酸。將得到的聚酰胺酸旋轉(zhuǎn)涂布在硅基底上，并在一個(gè)熱板上分別在100℃加熱30分鐘，在200℃加熱1小時(shí)，在350℃加熱1小時(shí)，得到聚酰亞胺膜。合成實(shí)施例5將酸酐(A)和酸酐(C)的摩爾比率變化成0.05∶1，0.1∶1，0.5∶1和1∶1，并將總的酸酐和二胺(E)的摩爾比率控制在1∶1。將混合物以基于固體30％的量溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，并在氮?dú)夥罩袛嚢?4小時(shí)，得到聚酰胺酸。將得到的聚酰胺酸旋轉(zhuǎn)涂布在硅基底上，并在一個(gè)熱板上分別在100℃加熱30分鐘，在200℃加熱1小時(shí)，在350℃加熱1小時(shí)，得到聚酰亞胺膜。合成實(shí)施例6將酸酐(A)和酸酐(C)的摩爾比率變化成0.05∶1，0.1∶1，0.5∶1和1∶1，將二胺(D)和二胺(E)的摩爾比率變化成1∶0.1，1∶0.5，1∶1和0.5∶1，并將總的酸酐和二胺(E)的摩爾比率控制在1∶1。將混合物以基于固體30％的量溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，并在氮?dú)夥罩袛嚢?4小時(shí)，得到聚酰胺酸。將得到的聚酰胺酸旋轉(zhuǎn)涂布在硅基底上，并在一個(gè)熱板上分別在100℃加熱30分鐘，在200℃加熱1小時(shí)，在350℃加熱1小時(shí)，得到聚酰亞胺膜。
用合成實(shí)施例1至6中得到的聚酰亞胺膜形成核芯和外包層，并加工成光波導(dǎo)管。
對(duì)于光波導(dǎo)管，光纖中的組合損失被降低。例如，當(dāng)核芯和外包層之間的折射率差異為0.3％時(shí)，光纖中的組合損失接近0dB/facet。當(dāng)核芯和外包層之間的折射率差異為0.5％時(shí)，光纖中的組合損失接近0.3dB/facet。
如上文所述，通過(guò)在形成光波導(dǎo)管中使用容易控制折射率的聚酰亞胺，光波導(dǎo)管的核心和外包層之間的折射率差異與使用硅的情況相比可被進(jìn)一步提高。結(jié)果可制造用于光通信的亞小型鈍態(tài)裝置。
雖然參照優(yōu)選的實(shí)施方案已對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，可對(duì)其進(jìn)行各種形式的變化而不脫離權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)管，包括由一種聚合物形成的核心層，和與該核心層鄰近的外包層，該外包層是由這樣一種聚合物形成的，這種聚合物的折射率小于核心層的聚合物的折射率，其中用于核心和外包層的聚合物選自具有式(1)的共聚物，
其中X為
或者
Y為
或者
n是數(shù)值范圍為0.05≤n＜1的摩爾比率。
2.按照權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管，其中，用于核芯和外包層的共聚物為具有式(2)，(3)和(4)的聚酰亞胺。
3.按照權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管，其中核芯和外包層之間的折射率差異是在0.25至2.0％的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種光波導(dǎo)管,包括由一種聚合物形成的核心層,和與該核心層鄰近的外包層,該外包層是由這樣一種聚合物形成的,這種聚合物的折射率小于核心層的聚合物的折射率,其中用于核心和外包層的聚合物選自具有式(1)的共聚物，n是數(shù)值范圍為0.05≤n< 1的摩爾比率。因而,通過(guò)在形成光波導(dǎo)管中使用容易控制折射率的聚酰亞胺,光波導(dǎo)管的核心和外包層之間的折射率差異與使用硅的情況相比可被進(jìn)一步提高。結(jié)果可制造用于光通信的亞小型鈍態(tài)裝置。
文檔編號(hào)G02B6/138GK1271104SQ0010587
公開(kāi)日2000年10月25日 申請(qǐng)日期2000年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月19日
發(fā)明者金定姬, 韓官秀, 張祐赫, 徐東鶴, 李泰衡 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社