專利名稱：一種利用偶氮聚合物制作光波導(dǎo)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用偶氮聚合物制作光波導(dǎo)的方法，屬于光學(xué)器件制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光波導(dǎo)制作工藝是平面集成光學(xué)器件的核心技術(shù)。集成光路中高性能的功率分配器、光放大器、方向耦合器、電光調(diào)制器等的制作都需要依賴于光波導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化。目前可以制作光波導(dǎo)的材料包括鈮酸鋰(LiNbO3)、III-V族半導(dǎo)體化合物、二氧化硅(SiO2)、SOI(Silicon-on-Insulator，絕緣體上硅)、聚合物(Polymer)和玻璃。制作的常規(guī)工藝主要有刻蝕和擴(kuò)散。在利用刻蝕工藝的光波導(dǎo)中，目前廣泛使用的是掩埋型硅基二氧化硅光波導(dǎo)，這種光波導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)在于和光纖耦合損耗低，但其工藝復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)比較明顯；而擴(kuò)散工藝一般是基于玻璃襯底的鉀鈉離子交換波導(dǎo)(中國(guó)專利，公開號(hào)CN1424597A，CN1746707A)，或者是基于鈮酸鋰(LiNbO3)襯底的質(zhì)子交換波導(dǎo)。
利用材料光致折射率變化的性能來開發(fā)制作平面光波導(dǎo)是近年來興起的研究(Rochford et al.Appl.Phys.Lett.1989，55，1161-1163；Beeson et al.Appl.Phys.Lett.1991，58，1955-1957)。這個(gè)領(lǐng)域的研究中，聚合物材料具有明顯的優(yōu)勢(shì)。聚合物薄膜材料的折射率可隨光輻照而發(fā)生改變的性質(zhì)通常稱作光漂白。當(dāng)聚合物薄膜暴露于一定波長(zhǎng)的光區(qū)中，隨著曝光時(shí)間、溫度、光強(qiáng)等因素的不同，材料的折射率和吸光系數(shù)會(huì)發(fā)生不同程度的改變。利用這種光漂白性質(zhì)，通過調(diào)節(jié)曝光條件，控制聚合物的折射率變化，可進(jìn)行集成光波導(dǎo)器件的制備。這種光漂白的技術(shù)可以極大地簡(jiǎn)化集成波導(dǎo)的制作工藝，省去光刻、顯影以及離子刻蝕等步驟，避免了光刻膠的使用，很大程度地降低了成本。同時(shí)，由于不少聚合物體系都具有比較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，比如聚酰亞胺類，或者即使本身鏈段具備一定的柔性，但也方便引入交聯(lián)基團(tuán)改性，因此利用這些薄膜材料制備的波導(dǎo)器件都具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性能。
但是，目前已見報(bào)道的聚合物薄膜材料中，可用于光漂白改變折射率的材料種類還不是太多，并且絕大部分都需要強(qiáng)紫外曝光才能實(shí)現(xiàn)漂白，比如Koo，J.等人在Chem.Mater.2002，14，5030-5036以及Opt.Mater.2003，23，583-592報(bào)道的研究成果，而在可見光輻照下可以漂白的材料則更少。另一方面，現(xiàn)有的多數(shù)聚合物薄膜材料，其折射率隨著輻照條件而變化的幅度還相當(dāng)窄，很多并不能滿足波導(dǎo)器件對(duì)于折射率梯度變化的要求。因此，開發(fā)更多的具有優(yōu)良光漂白性能的聚合物材料對(duì)于集成光波導(dǎo)工業(yè)來講具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。
偶氮材料是一類具有優(yōu)良光敏性質(zhì)的材料。偶氮基團(tuán)在可見光區(qū)有較強(qiáng)的吸收，并且可以發(fā)生可逆的順反異構(gòu)。這類材料在光致變色、表面起伏光柵、光存儲(chǔ)以及非線性光學(xué)方面都有著巨大的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。將偶氮基團(tuán)引入聚合物之后，聚合物的基體能夠賦予這類材料優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和加工性能。此外，染料中常見的咪唑基團(tuán)也是一種性能優(yōu)異的光敏感生色團(tuán)。已有研究報(bào)道含咪唑基團(tuán)的材料在光輻照下觀察到折射率發(fā)生改變(Fucuda，T.WO2006/016725 A1)。盡管其機(jī)理尚不太清楚，但已經(jīng)引起了光存儲(chǔ)和平面光波導(dǎo)研究領(lǐng)域的關(guān)注。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種利用偶氮聚合物制作光波導(dǎo)的方法，以克服現(xiàn)有刻蝕和擴(kuò)散方法制備光波導(dǎo)技術(shù)的不足。并使制備工藝簡(jiǎn)單、操作容易，以降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明提出的用偶氮聚合物制作光波導(dǎo)的方法，包括以下步驟 (1)對(duì)襯底進(jìn)行清洗； (2)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液。混合的質(zhì)量比為環(huán)氧樹脂預(yù)聚物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.3-0.9∶3-9。將第一混合溶液旋涂在上述清洗的襯底上，并在60-180℃溫度下烘干6-12小時(shí)，得到厚度為1.0-5.0微米的下包層，其中所述的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子結(jié)構(gòu)式為
(3)將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液?；旌系馁|(zhì)量比為偶氮聚合物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.1-0.5∶8-16。將第二混合溶液旋涂在上述下包層上，并在60-140溫度下烘干8-12小時(shí)，得到厚度為0.4-1.5微米的芯層，其中所述的偶氮聚合物的分子結(jié)構(gòu)式為以下結(jié)構(gòu)式中的任意一種 (a)
其中“R”結(jié)構(gòu)為下面基團(tuán)中任何一種
(b)
其中重復(fù)單元數(shù)x可為20-300； (c)
其中n可以為2-14； (4)將具有所需波導(dǎo)形狀的掩模放置在上述芯層上，用可見激光照射5-60分鐘，激光波長(zhǎng)可以為457納米、488納米、514納米、532納米，激光強(qiáng)度為50-200毫瓦/平方厘米，形成光波導(dǎo)； (5)在上述光波導(dǎo)上用固化膠涂覆上包層，固化并烘干，上包層的厚度為3.0-7.0微米。
本發(fā)明提出的利用偶氮聚合物制作光波導(dǎo)的方法，其優(yōu)點(diǎn)是 1、本發(fā)明方法中用于制備光波導(dǎo)芯層的偶氮聚合物，其合成工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，因此使光波導(dǎo)的大量制備容易實(shí)現(xiàn)，而且降低產(chǎn)品成本。
2、本發(fā)明方法中用于制備光波導(dǎo)芯層的偶氮聚合物，利用不同波長(zhǎng)的可見激光進(jìn)行光漂白加工，所需的光強(qiáng)不需要太強(qiáng)，但折光指數(shù)變化幅度比較大，并且通過控制曝光時(shí)間和強(qiáng)度的改變，能夠方便地將折光指數(shù)控制在所需的數(shù)值，使光波導(dǎo)的制備工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量容易控制。
3、本發(fā)明方法中，在定制掩模的輔助下，通過光漂白加工光波導(dǎo)極大地簡(jiǎn)化了集成波導(dǎo)的制作工藝，省去了已有技術(shù)中的反應(yīng)離子刻蝕、濕法刻蝕等步驟，避免了光刻膠的使用，很大程度地降低了產(chǎn)品成本。
圖1是本發(fā)明方法制備的光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1是襯底，2是下包層，3是芯層，4是上包層，5是芯層上形成的光波導(dǎo)。
具體實(shí)施例方式 本發(fā)明提出的用偶氮聚合物制作光波導(dǎo)的方法，制備的光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，具體制備方法包括以下步驟 (1)對(duì)襯底1進(jìn)行清洗； (2)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液?；旌系馁|(zhì)量比為環(huán)氧樹脂預(yù)聚物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.3-0.9∶3-9。將第一混合溶液旋涂在上述清洗的襯底上，并在60-180℃溫度下烘干6-12小時(shí)，得到厚度為1.0-5.0微米的下包層2，其中所述的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子結(jié)構(gòu)式為
(3)將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液?；旌系馁|(zhì)量比為偶氮聚合物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.1-0.5∶8-16。將第二混合溶液旋涂在上述下包層上，并在60-140溫度下烘干8-12小時(shí)，得到厚度為0.4-1.5微米的芯層3，其中所述的偶氮聚合物的分子結(jié)構(gòu)式為以下結(jié)構(gòu)式中的任意一種 (a)
其中“R”結(jié)構(gòu)為下面基團(tuán)中任何一種
(b)
其中重復(fù)單元數(shù)x可為20-300； (c)
其中n可以為2-14； (4)將具有所需波導(dǎo)形狀的掩模放置在上述芯層上，用可見激光照射5-60分鐘，激光波長(zhǎng)可以為457納米、488納米、514納米、532納米，激光強(qiáng)度為50-200毫瓦/平方厘米，形成光波導(dǎo)5； (5)在上述光波導(dǎo)上用固化膠涂覆上包層4，固化并烘干，上包層的厚度為3.0-7.0微米。
本發(fā)明的制作光波導(dǎo)的方法中，使用的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物和偶氮聚合物，其制備方法已在相關(guān)專利和文章中公開，并可以由清華大學(xué)制備和提供。使用的襯底材料可以選用硅、石英玻璃、ITO玻璃、碳化硅或藍(lán)寶石等等。使用的異氰酸酯是用作交聯(lián)劑。本發(fā)明方法中所用的固化膠可以是通用的牌號(hào)為NOA-73、UV15-LV、LP115、LP146、LP152、UFC170、VSC的固化膠，可以從一般的化工材料商店購買。
以下介紹本發(fā)明方法的實(shí)施例 實(shí)施例1 (1)選擇硅作為襯底材料，分別利用丙酮、乙醇、水各超聲15分鐘，重復(fù)執(zhí)行2次，最后用N2氣吹干備用； (2)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液?；旌系馁|(zhì)量比為環(huán)氧樹脂預(yù)聚物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.6∶6.4。將第一混合溶液旋涂在上述清洗的襯底上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為3.0微米的下包層，其中所述的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子結(jié)構(gòu)式為
(3)將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液，混合的質(zhì)量比為偶氮聚合物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.25∶12，將第二混合溶液旋涂在上述下包層上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為0.8微米的芯層，其中所述的偶氮聚合物的分子結(jié)構(gòu)式為
其中“R”結(jié)構(gòu)為
(4)將具有所需波導(dǎo)形狀的掩模放置在上述芯層上，用激光照射30分鐘，激光波長(zhǎng)為488納米，激光強(qiáng)度為100毫瓦/平方厘米，形成光波導(dǎo)； (5)在上述光波導(dǎo)上用牌號(hào)為NO73的紫外固化膠涂覆上包層，固化并烘干，上包層的厚度為5.0微米。
實(shí)施例2 (1)選擇石英玻璃作為襯底材料，分別利用丙酮、乙醇、水各超聲15分鐘，重復(fù)執(zhí)行2次，最后用N2氣吹干備用； (2)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液?；旌系馁|(zhì)量比為環(huán)氧樹脂預(yù)聚物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.6∶6.4。將第一混合溶液旋涂在上述清洗的襯底上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為3.0微米的下包層，其中所述的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子結(jié)構(gòu)式為
(3)將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液，混合的質(zhì)量比為偶氮聚合物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.25∶12，將第二混合溶液旋涂在上述下包層上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為0.8微米的芯層，其中所述的偶氮聚合物的分子結(jié)構(gòu)式為
其中“R”結(jié)構(gòu)為
(4)將具有所需波導(dǎo)形狀的掩模放置在上述芯層上，用激光照射30分鐘，激光波長(zhǎng)為488納米，激光強(qiáng)度為100毫瓦/平方厘米，形成光波導(dǎo)； (5)在上述光波導(dǎo)上用牌號(hào)為NO73的紫外固化膠涂覆上包層，固化并烘干，上包層的厚度為5.0微米。
實(shí)施例3 (1)選擇碳化硅作為襯底材料，分別利用丙酮、乙醇、水各超聲15分鐘，重復(fù)執(zhí)行2次，最后用N2氣吹干備用； (2)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液?；旌系馁|(zhì)量比為環(huán)氧樹脂預(yù)聚物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.6∶6.4。將第一混合溶液旋涂在上述清洗的襯底上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為3.0微米的下包層，其中所述的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子結(jié)構(gòu)式為
(3)將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液，混合的質(zhì)量比為偶氮聚合物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.25∶12，將第二混合溶液旋涂在上述下包層上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為0.8微米的芯層，其中所述的偶氮聚合物的分子結(jié)構(gòu)式為
其中“R”結(jié)構(gòu)為
(4)將具有所需波導(dǎo)形狀的掩模放置在上述芯層上，用激光照射30分鐘，激光波長(zhǎng)為532納米，激光強(qiáng)度為150毫瓦/平方厘米，形成光波導(dǎo)； (5)在上述光波導(dǎo)上用牌號(hào)為NOA-73的固化膠涂覆上包層，固化并烘干，上包層的厚度為5.0微米。
實(shí)施例4 (1)選擇硅作為襯底材料，分別利用丙酮、乙醇、水各超聲15分鐘，重復(fù)執(zhí)行2次，最后用N2氣吹干備用； (2)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液?；旌系馁|(zhì)量比為環(huán)氧樹脂預(yù)聚物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.6∶6.4。將第一混合溶液旋涂在上述清洗的襯底上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為3.0微米的下包層，其中所述的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子結(jié)構(gòu)式為
(3)將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液，混合的質(zhì)量比為偶氮聚合物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.25∶12，將第二混合溶液旋涂在上述下包層上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為0.8微米的芯層，其中所述的偶氮聚合物的分子結(jié)構(gòu)式為
其中重復(fù)單元數(shù)x＝100； (4)將具有所需波導(dǎo)形狀的掩模放置在上述芯層上，用激光照射30分鐘，激光波長(zhǎng)為457納米，激光強(qiáng)度為150毫瓦/平方厘米，形成光波導(dǎo)； (5)在上述光波導(dǎo)上用牌號(hào)為UV15-LV的固化膠涂覆上包層，固化并烘干，上包層的厚度為5.0微米。
實(shí)施例5 (1)選擇藍(lán)寶石作為襯底材料，分別利用丙酮、乙醇、水各超聲15分鐘，重復(fù)執(zhí)行2次，最后用N2氣吹干備用； (2)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液?；旌系馁|(zhì)量比為環(huán)氧樹脂預(yù)聚物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.6∶6.4。將第一混合溶液旋涂在上述清洗的襯底上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為3.0微米的下包層，其中所述的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子結(jié)構(gòu)式為
(3)將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液，混合的質(zhì)量比為偶氮聚合物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.25∶12，將第二混合溶液旋涂在上述下包層上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為0.8微米的芯層，其中所述的偶氮聚合物的分子結(jié)構(gòu)式為
其中重復(fù)單元數(shù)x＝200； (4)將具有所需波導(dǎo)形狀的掩模放置在上述芯層上，用激光照射30分鐘，激光波長(zhǎng)為532納米，激光強(qiáng)度為150毫瓦/平方厘米，形成光波導(dǎo)； (5)在上述光波導(dǎo)上用牌號(hào)為L(zhǎng)P115的固化膠涂覆上包層，固化并烘干，上包層的厚度為5.0微米。
實(shí)施例6 (1)選擇ITO玻璃作為襯底材料，分別利用丙酮、乙醇、水各超聲15分鐘，重復(fù)執(zhí)行2次，最后用N2氣吹干備用； (2)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液?；旌系馁|(zhì)量比為環(huán)氧樹脂預(yù)聚物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.6∶6.4。將第一混合溶液旋涂在上述清洗的襯底上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為3.0微米的下包層，其中所述的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子結(jié)構(gòu)式為
(3)將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液，混合的質(zhì)量比為偶氮聚合物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.25∶12，將第二混合溶液旋涂在上述下包層上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為0.8微米的芯層，其中所述的偶氮聚合物的分子結(jié)構(gòu)式為
其中n＝6； (4)將具有所需波導(dǎo)形狀的掩模放置在上述芯層上，用激光照射30分鐘，激光波長(zhǎng)為514納米，激光強(qiáng)度為150毫瓦/平方厘米，形成光波導(dǎo)； (5)在上述光波導(dǎo)上用牌號(hào)為L(zhǎng)P146的固化膠涂覆上包層，固化并烘干，上包層的厚度為5.0微米。
實(shí)施例7 (1)選擇碳化硅作為襯底材料，分別利用丙酮、乙醇、水各超聲15分鐘，重復(fù)執(zhí)行2次，最后用N2氣吹干備用； (2)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液?；旌系馁|(zhì)量比為環(huán)氧樹脂預(yù)聚物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.6∶6.4。將第一混合溶液旋涂在上述清洗的襯底上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為3.0微米的下包層，其中所述的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子結(jié)構(gòu)式為
(3)將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液，混合的質(zhì)量比為偶氮聚合物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.25∶12，將第二混合溶液旋涂在上述下包層上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為0.8微米的芯層，其中所述的偶氮聚合物的分子結(jié)構(gòu)式為
其中“R”結(jié)構(gòu)為
(4)將具有所需波導(dǎo)形狀的掩模放置在上述芯層上，用激光照射30分鐘，激光波長(zhǎng)為514納米，激光強(qiáng)度為150毫瓦/平方厘米，形成光波導(dǎo)； (5)在上述光波導(dǎo)上用牌號(hào)為L(zhǎng)P152的固化膠涂覆上包層，固化并烘干，上包層的厚度為5.0微米。
實(shí)施例8 (1)選擇硅作為襯底材料，分別利用丙酮、乙醇、水各超聲15分鐘，重復(fù)執(zhí)行2次，最后用N2氣吹干備用； (2)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液?；旌系馁|(zhì)量比為環(huán)氧樹脂預(yù)聚物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.6∶6.4。將第一混合溶液旋涂在上述清洗的襯底上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為3.0微米的下包層，其中所述的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子結(jié)構(gòu)式為
(3)將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液，混合的質(zhì)量比為偶氮聚合物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.25∶12，將第二混合溶液旋涂在上述下包層上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為0.8微米的芯層，其中 所述的偶氮聚合物的分子結(jié)構(gòu)式為
其中“R”結(jié)構(gòu)為
(4)將具有所需波導(dǎo)形狀的掩模放置在上述芯層上，用激光照射30分鐘，激光波長(zhǎng)為457納米，激光強(qiáng)度為150毫瓦/平方厘米，形成光波導(dǎo)； (5)在上述光波導(dǎo)上用牌號(hào)為UFC170的固化膠涂覆上包層，固化并烘干，上包層的厚度為5.0微米。
實(shí)施例9 (1)選擇碳化硅作為襯底材料，分別利用丙酮、乙醇、水各超聲15分鐘，重復(fù)執(zhí)行2次，最后用N2氣吹干備用； (2)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液?；旌系馁|(zhì)量比為環(huán)氧樹脂預(yù)聚物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.6∶6.4。將第一混合溶液旋涂在上述清洗的襯底上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為3.0微米的下包層，其中所述的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子結(jié)構(gòu)式為
(3)將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液，混合的質(zhì)量比為偶氮聚合物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.25∶12，將第二混合溶液旋涂在上述下包層上，并在60℃溫度下烘干12小時(shí)，得到厚度為0.8微米的芯層，其中所述的偶氮聚合物的分子結(jié)構(gòu)式為
其中“R”結(jié)構(gòu)為
(4)將具有所需波導(dǎo)形狀的掩模放置在上述芯層上，用激光照射30分鐘，激光波長(zhǎng)為488納米，激光強(qiáng)度為150毫瓦/平方厘米，形成光波導(dǎo)； (5)在上述光波導(dǎo)上用牌號(hào)為VSC的固化膠涂覆上包層，固化并烘干，上包層的厚度為5.0微米。
權(quán)利要求
1.一種用偶氮聚合物制作光波導(dǎo)的方法，其特征在于該方法包括以下步驟
(1)對(duì)襯底進(jìn)行清洗；
(2)將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液，混合的質(zhì)量比為環(huán)氧樹脂預(yù)聚物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.3-0.9∶3-9，將第一混合溶液旋涂在上述清洗的襯底上，并在60-180℃溫度下烘干6-12小時(shí)，得到厚度為1.0-5.0微米的下包層，其中所述的環(huán)氧樹脂預(yù)聚物的分子結(jié)構(gòu)式為
(3)將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液，混合的質(zhì)量比為偶氮聚合物∶異氰酸酯∶N，N-二甲基甲酰胺＝1∶0.1-0.5∶8-16，將第二混合溶液旋涂在上述下包層上，并在60-140溫度下烘干8-12小時(shí)，得到厚度為0.4-1.5微米的芯層，其中所述的偶氮聚合物的分子結(jié)構(gòu)式為以下結(jié)構(gòu)式中的任意一種
其中“R”結(jié)構(gòu)為下面三種基團(tuán)中的任何一種
其中重復(fù)單元數(shù)x為20-300；
其中n為2-14；
(4)將具有所需波導(dǎo)形狀的掩模放置在上述芯層上，用可見激光照射5-60分鐘，激光波長(zhǎng)為457納米、488納米、514納米或532納米中的任何一種，激光強(qiáng)度為50-200毫瓦/平方厘米，形成光波導(dǎo)；
(5)在上述光波導(dǎo)上用固化膠涂覆上包層，固化并烘干，上包層的厚度為3.0-7.0微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用偶氮聚合物制作光波導(dǎo)的方法，屬于光學(xué)器件制備技術(shù)領(lǐng)域。首先對(duì)襯底進(jìn)行清洗；將環(huán)氧樹脂預(yù)聚物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第一混合溶液，并將其旋涂在上述清洗的襯底上，得到下包層；將偶氮聚合物、異氰酸酯和N，N-二甲基甲酰胺相混，得到第二混合溶液，并將其旋涂在下包層上，得到芯層；將掩模放置在芯層上，用激光照射形成光波導(dǎo)；在光波導(dǎo)上用固化膠涂覆上包層。本發(fā)明方法制備工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量容易控制，產(chǎn)品成本低。
文檔編號(hào)G02B6/13GK101762847SQ20101010407
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者葉鋼, 和亞寧, 曲欣, 王曉林, 白一鳴, 吳伯瑜, 王曉工 申請(qǐng)人:清華大學(xué)