專利名稱：多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3d變換器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光波導(dǎo)器件領(lǐng)域，特別是涉及一種多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著通信系統(tǒng)容量需求的快速提高，對(duì)光纖通信鏈路的傳輸容量要求越來(lái)越大，波分復(fù)用等技術(shù)已無(wú)法滿足，因此，基于多芯光纖的多路徑空分復(fù)用技術(shù)，作為下一代光纖通信系統(tǒng)傳輸鏈路物理媒質(zhì)的有力候選者，在特種功能領(lǐng)域具有廣泛地應(yīng)用前景，已成為全世界各國(guó)研發(fā)人員的一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前廣泛使用的普通單模光纖是由一個(gè)纖芯區(qū)和圍繞它的包層區(qū)構(gòu)成的。而多芯 光纖則具有在一個(gè)共同的包層區(qū)中存在多個(gè)纖芯的新型結(jié)構(gòu)。依多芯纖芯的用途和芯間間距離不同，可將多芯光纖分為兩類一類是纖芯間隔較大，即多芯之間不產(chǎn)生光耦合的結(jié)構(gòu)，該種類型的多芯光纖，可以制成具有多個(gè)纖芯的柱形或帶狀光纜，能提高傳輸線路的單位面積的集成密度，可大幅提高系統(tǒng)傳輸速率；另一類是芯間間隔較近時(shí)，纖芯之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的光耦合，可實(shí)現(xiàn)模分復(fù)用、大功率傳輸?shù)炔煌猛?。隨著集成技術(shù)的進(jìn)步，由于平面光波導(dǎo)集成技術(shù)具有體積小，調(diào)試簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的光有源或無(wú)源器件使用平面光波導(dǎo)集成技術(shù)。傳統(tǒng)的平面光波導(dǎo)器件的輸出端位于同一條直線上，而多芯光纖的纖芯通常沿軸向呈中心對(duì)稱分布，因此使用常規(guī)方法很難將平面光波導(dǎo)器件輸出的光信號(hào)耦合進(jìn)入多芯光纖。目前的兩種解決方式一種是采用自由空間光耦合的方式，使用透鏡組將光波導(dǎo)器件的輸出光通過(guò)透鏡聚焦到光纖端面上相應(yīng)的位置與相應(yīng)的纖芯耦合。這種方式裝置復(fù)雜，器件體積大，耦合效率低下，成本高昂，不適合大規(guī)模的應(yīng)用于器件中；另一種是采用飛秒激光器，采用激光全息加工的方式，在硅基或者鈮酸鋰中制造光波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)三維光波導(dǎo)互聯(lián)，這種方式對(duì)工藝要求很高,加工成本比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器及其制備方法，能將多芯光纖中不在同一直線上的端口通過(guò)空間傾斜的光波導(dǎo)連接到平面光波導(dǎo)器件端面呈直線分布的端口，實(shí)現(xiàn)兩者的耦合互聯(lián)，設(shè)計(jì)靈活性較好，體積較小，成本較低，耦合效率較高，工藝成熟，成品率高，且易于大批量生產(chǎn)。本發(fā)明提供的多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器，包括若干傾斜一定角度的光波導(dǎo)及其兩端的端口，其一端的端口分布與多芯光纖的端口分布對(duì)應(yīng)，呈中心對(duì)稱分布，另一端的端口分布與平面光波導(dǎo)的端口分布對(duì)應(yīng)，呈一條直線分布。在上述技術(shù)方案中，所述若干傾斜一定角度的光波導(dǎo)在空間中分布形成上、中間、下三個(gè)波導(dǎo)層，上波導(dǎo)層所在平面與中間波導(dǎo)層所在平面的夾角小于45度，下波導(dǎo)層所在平面與中間波導(dǎo)層所在平面的夾角也小于45度。
在上述技術(shù)方案中，所述光波導(dǎo)采用硅、硅基二氧化硅、III-V族半導(dǎo)體或聚合物材料制成。在上述技術(shù)方案中，所述光波導(dǎo)采用離子注入工藝或者質(zhì)子交換工藝制作。在上述技術(shù)方案中，采用斜面拋光或者灰度掩膜刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)光波導(dǎo)傾斜一定角度。在上述技術(shù)方案中，所述平面光波導(dǎo)為陣列波導(dǎo)光柵、多模干涉器件、光纖陣列或者激光器陣列。在上述技術(shù)方案中，包括第一上波導(dǎo)、第二上波導(dǎo)、第一中間波導(dǎo)、第二中間波導(dǎo)、
第三中間波導(dǎo)、第一下波導(dǎo)、第二下波導(dǎo)、在一條直線上順次排列的7個(gè)端口 a、b、C、d、e、f、g、呈中心對(duì)稱分布且與七芯光纖端口分布對(duì)應(yīng)的端口 a'、b'、c'、(!'、e'、f'、g'，其中，端口 a'和f關(guān)于cT中心對(duì)稱，端口 Y和^關(guān)于cT中心對(duì)稱，端口 y和Γ關(guān)于d'中心對(duì)稱，端口 a'、d'、g'位于同一直線上，端口 b'、f'位于該直線上方，端口C，、e'位于該直線下方，端口 b'、f'所在直線與該直線平行，端口 c'、e'所在直線也與該直線平行，端口 b'、f'所在直線、端口 c'、e'所在直線與該直線之間的間距相等。在上述技術(shù)方案中，所述第一上波導(dǎo)、第二上波導(dǎo)構(gòu)成上波導(dǎo)層，第一中間波導(dǎo)、第二中間波導(dǎo)、第三中間波導(dǎo)位于同一平面，構(gòu)成中間波導(dǎo)層，第一下波導(dǎo)和第二下波導(dǎo)構(gòu)成下波導(dǎo)層，上波導(dǎo)層所在平面與中間波導(dǎo)層所在平面的夾角小于45度，下波導(dǎo)層所在平面與中間波導(dǎo)層所在平面的夾角也小于45度；第一上波導(dǎo)連接端口 b和b'，第二上波導(dǎo)連接端口 f和P，第一中波導(dǎo)連接端口 a和Y，第二中波導(dǎo)連接端口 d和(T，第三中波導(dǎo)連接端口 g和g'，第一下波導(dǎo)連接端口 c和c'，第二下波導(dǎo)連接端口 e和e'。本發(fā)明提供一種上述多芯光纖與平面光波導(dǎo)稱合用的3D變換器的制備方法,包括下列步驟在襯底的正面采用灰度掩膜和化學(xué)腐蝕、拋光工藝制作出傾斜斜面，在傾斜斜面旋涂光刻膠以光刻出光波導(dǎo)圖樣，采用離子注入或者質(zhì)子交換工藝在光波導(dǎo)區(qū)域制作第一上波導(dǎo)、第二上波導(dǎo)；將襯底翻面，在襯底背面拋光，拋光到一定厚度時(shí)，采用刻蝕或者腐蝕工藝在中間波導(dǎo)處刻蝕出深溝槽以達(dá)到中間波導(dǎo)的位置；采用拋光工藝制作出傾斜斜面，用以制作下波導(dǎo)，然后，旋涂光刻膠以便光刻出中間波導(dǎo)和下波導(dǎo)圖案，采用質(zhì)子交換或者離子注入工藝制作出第一中間波導(dǎo)、第二中間波導(dǎo)、第三中間波導(dǎo)、第一下波導(dǎo)和第二下波導(dǎo)。本發(fā)明還提供一種上述多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器的制備方法，包括下列步驟采用灰度掩膜工藝制作出斜面光刻膠在襯底材料上旋涂光刻膠，采用灰度掩膜工藝控制曝光劑量實(shí)現(xiàn)斜面的光刻膠，曝光后光刻膠呈厚度漸變分布；再繼續(xù)采用等離子刻蝕工藝制作斜面，光刻膠上的傾斜平面隨著刻蝕轉(zhuǎn)移到襯底材料上去，最終在襯底上形成傾斜的平面，在斜面上采用光刻和質(zhì)子交換工藝或者離子注入工藝制作第一下波導(dǎo)和第二下波導(dǎo)；采用PECVD工藝將制作出的第一下波導(dǎo)和第二下波導(dǎo)掩埋，并繼續(xù)采用光刻和質(zhì)子交換工藝或者離子注入工藝制作第一中間波導(dǎo)、第二中間波導(dǎo)、第三中間波導(dǎo)；采用PECVD工藝將第一中間波導(dǎo)、第二中間波導(dǎo)、第三中間波導(dǎo)掩埋，并采用制作下波導(dǎo)的方法制作斜面和第一上波導(dǎo)、第二上波導(dǎo)；采用PECVD工藝覆蓋整個(gè)器件，并拋光使器件表面平坦化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下
(I)本發(fā)明的3D變換器,其一端的端口分布與多芯光纖的端口分布對(duì)應(yīng),呈中心對(duì)稱分布，另一端的端口分布與平面光波導(dǎo)的端口分布對(duì)應(yīng)，呈一條直線分布，可將多芯光纖中不在同一直線上的端口通過(guò)空間傾斜的光波導(dǎo)連接到平面光波導(dǎo)器件端面呈直線分布的端口，實(shí)現(xiàn)兩者的耦合互聯(lián)，可作為空分復(fù)用技術(shù)的復(fù)用和解復(fù)用器。(2)本發(fā)明可根據(jù)多芯光纖或平面光波導(dǎo)中所分布纖芯的不同直徑及空間分布，相應(yīng)調(diào)整3D變換器的波導(dǎo)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)靈活性較好。(3)本發(fā)明相比于空間耦合型的耦合裝置，體積較小，成本較低，耦合效率較高。(4)本發(fā)明采用斜面拋光或者灰度掩膜刻蝕等平面光波導(dǎo)工藝，制造空間任意傾斜角度的光波導(dǎo)器件，工藝成熟，成品率高，且易于大批量生產(chǎn)，即同一基片上可以同時(shí)生產(chǎn)大量器件。



圖I是本發(fā)明實(shí)施例中七芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中七芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器連接平面光波導(dǎo)的端口分布圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例中七芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器連接七芯光纖的端口分布圖。圖4是在拋光斜面上制作上波導(dǎo)的示意圖。圖5是將圖4中制作的器件翻面后刻蝕出槽狀結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6是將圖5的刻蝕圖形拋光出斜面后制作出下波導(dǎo)和中間波導(dǎo)的示意圖。圖7是采用灰度掩膜制作出斜面光刻膠的示意圖。圖8是在刻蝕出的斜面上制作出下波導(dǎo)的示意圖。圖9是將下波導(dǎo)掩埋后繼續(xù)制作出中間波導(dǎo)的示意圖。圖10是掩埋后繼續(xù)制作出上波導(dǎo)的示意圖。圖11是制作完上波導(dǎo)后掩埋、拋光使器件表面平坦化的示意圖。圖12是發(fā)明芯片量產(chǎn)示意圖。圖中1_第一上波導(dǎo)，2-第二上波導(dǎo)，3-第一中間波導(dǎo)，4-第二中間波導(dǎo)，5-第三中間波導(dǎo)，6-第一下波導(dǎo),7-第二下波導(dǎo),8-光刻膠,9-襯底材料。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見(jiàn)圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器，包括若干傾斜一定角度的光波導(dǎo)及其兩端的端口，其一端的端口分布與多芯光纖的端口分布對(duì)應(yīng)，呈中心對(duì)稱分布，另一端的端口分布與平面光波導(dǎo)的端口分布對(duì)應(yīng)，呈一條直線分布。光波導(dǎo)采用硅、硅基二氧化硅、III-V族半導(dǎo)體或聚合物材料制成。采用離子注入工藝或者質(zhì)子交換工藝制作光波導(dǎo)，采用斜面拋光或者灰度掩膜刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)光波導(dǎo)傾斜一定角度。若干傾斜一定角度的光波導(dǎo)在空間中分布形成上、中間、下三個(gè)波導(dǎo)層，上波導(dǎo)層所在平面與中間波導(dǎo)層所在平面的夾角小于45度，下波導(dǎo)層所在平面與中間波導(dǎo)層所在平面的夾角也小于45度。
平面光波導(dǎo)包括AWG (Arrayed Waveguide Grating,陣列波導(dǎo)光柵)、MMI (Multimode Interference,多模干涉器件)、FA (FiberArray,光纖陣列)、激光器陣列(LD Array)及其他輸入、輸出端口分布在一條直線上的平面光波導(dǎo)器件。下面以七芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例中七芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器，包括第一上波導(dǎo)I、第二上波導(dǎo)2、第一中間波導(dǎo)3、第二中間波導(dǎo)4、第三中間波導(dǎo)5、第一下波導(dǎo)6、第二下波導(dǎo)7、在一條直線上順次排列的7個(gè)端口 a、b、C、d、e、f、g(參見(jiàn)圖2所不)、呈中心對(duì)稱分布且與七芯光纖端口分布(參見(jiàn)圖3所示)對(duì)應(yīng)的端口 V、(^、cT、e'、f'、g'，參見(jiàn)圖3所示，端口 a'和g'關(guān)于d'中心對(duì)稱，端口 b'和e'關(guān)于d'中心對(duì)稱，端口 c'和f'關(guān)于d'中心對(duì)稱，端口 a'、d'、g'位于同一直線上，端口 b'、Γ位于該直線上方，端口 c'、e'位于該直線下方，端口 b'、f'所在直線與該直線平行，端口 c'、e'所在直線也與該直線平行，端口 b'、f'所在直線、端口 c'、e'所在直線與該直線之間的間距相等。 參見(jiàn)圖I所示，第一上波導(dǎo)I、第二上波導(dǎo)2構(gòu)成上波導(dǎo)層，第一中間波導(dǎo)3、第二中間波導(dǎo)4、第三中間波導(dǎo)5位于同一平面，構(gòu)成中間波導(dǎo)層，第一下波導(dǎo)6和第二下波導(dǎo)7構(gòu)成下波導(dǎo)層，上波導(dǎo)層所在平面與中間波導(dǎo)層所在平面的夾角小于45度，下波導(dǎo)層所在平面與中間波導(dǎo)層所在平面的夾角也小于45度。第一上波導(dǎo)I連接端口 b和b'，第二上波導(dǎo)2連接端口 f和Γ，第一中波導(dǎo)3連接端口a和V，第二中波導(dǎo)4連接端口d和d'，第三中波導(dǎo)5連接端口 g和g'，第一下波導(dǎo)6連接端口 c和c'，第二下波導(dǎo)7連接端口 e 和 e'。端口 a、b、C、d、e、f、g 與平面光波導(dǎo)端口相連,端口 a' > h'、c'、(!'、e'、f/、g'與七芯光纖相連。下面分別以制備七芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器為例，說(shuō)明兩種多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器的制備方法。實(shí)施例I、步驟101、在襯底的正面采用灰度掩膜和化學(xué)腐蝕、拋光工藝制作出傾斜斜面；步驟102、在傾斜斜面旋涂光刻膠以光刻出光波導(dǎo)圖樣；步驟103、參見(jiàn)圖4所示，采用離子注入或者質(zhì)子交換工藝在光波導(dǎo)區(qū)域制作第一上波導(dǎo)I、第二上波導(dǎo)2 ；步驟104、參見(jiàn)圖5所示，將襯底翻面，在襯底背面拋光，拋光到一定厚度時(shí)，采用刻蝕或者腐蝕工藝在中間波導(dǎo)處刻蝕出深溝槽以達(dá)到中間波導(dǎo)的位置；步驟105、采用拋光工藝制作出傾斜斜面，用以制作下波導(dǎo)，然后，旋涂光刻膠以便光刻出中間波導(dǎo)和下波導(dǎo)圖案；步驟106、參見(jiàn)圖6所示，采用質(zhì)子交換或者離子注入工藝，一次性制作出第一中間波導(dǎo)3、第二中間波導(dǎo)4、第三中間波導(dǎo)5、第一下波導(dǎo)6和第二下波導(dǎo)7。至此，七芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器制備完畢。實(shí)施例2、步驟201、參見(jiàn)圖7所示，采用灰度掩膜工藝制作出斜面光刻膠8 :在襯底材料9上旋涂光刻膠8，采用灰度掩膜工藝控制曝光劑量實(shí)現(xiàn)斜面的光刻膠8，曝光后光刻膠8呈厚度漸變分布；
步驟202、再繼續(xù)采用等離子刻蝕工藝制作斜面，由于光刻膠8厚度不同，光刻膠8上的傾斜平面隨著刻蝕轉(zhuǎn)移到襯底材料9上去，最終在襯底上形成傾斜的平面，參見(jiàn)圖8所示，在斜面上采用光刻和質(zhì)子交換工藝或者離子注入工藝制作第一下波導(dǎo)6和第二下波導(dǎo)7 ；步驟203、參見(jiàn)圖 9 所不，米用 PECVD (Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition,等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法)工藝，將制作出的第一下波導(dǎo)6和第二下波導(dǎo)7掩埋，并繼續(xù)采用光刻和質(zhì)子交換工藝或者離子注入工藝制作第一中間波導(dǎo)3、第二中間波導(dǎo)4、第三中間波導(dǎo)5 ；步驟204、參見(jiàn)圖10所示，采用PECVD工藝將第一中間波導(dǎo)3、第二中間波導(dǎo)4、第三中間波導(dǎo)5掩埋，并采用類似制作下波導(dǎo)的方法制作斜面和第一上波導(dǎo)I、第二上波導(dǎo)2 ；步驟205、參見(jiàn)圖11所示，采用PECVD工藝覆蓋整個(gè)器件，并拋光使器件表面平坦化?！ぶ链耍咝竟饫w與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器制備完畢。參見(jiàn)圖12所示，由于采用的是平面光波導(dǎo)芯片工藝，還可以在一個(gè)襯底材料9上一次性制作出多個(gè)器件，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器，其特征在于包括若干傾斜一定角度的光波導(dǎo)及其兩端的端口，其一端的端口分布與多芯光纖的端口分布對(duì)應(yīng)，呈中心對(duì)稱分布，另一端的端口分布與平面光波導(dǎo)的端口分布對(duì)應(yīng)，呈一條直線分布。
2.如權(quán)利要求I所述的多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器，其特征在于所述若干傾斜一定角度的光波導(dǎo)在空間中分布形成上、中間、下三個(gè)波導(dǎo)層，上波導(dǎo)層所在平面與中間波導(dǎo)層所在平面的夾角小于45度，下波導(dǎo)層所在平面與中間波導(dǎo)層所在平面的夾角也小于45度。
3.如權(quán)利要求I所述的多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器，其特征在于所述光波導(dǎo)采用硅、硅基二氧化硅、III-V族半導(dǎo)體或聚合物材料制成。
4.如權(quán)利要求I所述的多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器，其特征在于所述光波導(dǎo)采用離子注入工藝或者質(zhì)子交換工藝制作。
5.如權(quán)利要求I所述的多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器，其特征在于采用斜面拋光或者灰度掩膜刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)光波導(dǎo)傾斜一定角度。
6.如權(quán)利要求I所述的多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器，其特征在于所述平面光波導(dǎo)為陣列波導(dǎo)光柵、多模干涉器件、光纖陣列或者激光器陣列。
7.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器，其特征在于包括第一上波導(dǎo)(I)、第二上波導(dǎo)(2)、第一中間波導(dǎo)(3)、第二中間波導(dǎo)(4)、第三中間波導(dǎo)(5)、第一下波導(dǎo)(6)、第二下波導(dǎo)(7)、在一條直線上順次排列的7個(gè)端口 a、b、c、d、e、f、g、呈中心對(duì)稱分布且與七芯光纖端口分布對(duì)應(yīng)的端口 a'、b'、c'、(!'、e'、f'、g'，其中，端口 a'和g'關(guān)于d'中心對(duì)稱,端口 b'和e'關(guān)于d'中心對(duì)稱,端口 c'和P關(guān)于d'中心對(duì)稱，端口 a'、d'、g'位于同一直線上，端口 b'、f'位于該直線上方，端口 c'、e'位于該直線下方，端口 b'、f'所在直線與該直線平行，端口 c'、e'所在直線也與該直線平行，端口 b'、f'所在直線、端口 c'、e'所在直線與該直線之間的間距相坐寸ο
8.如權(quán)利要求7所述的多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器，其特征在于所述第一上波導(dǎo)(I)、第二上波導(dǎo)(2)構(gòu)成上波導(dǎo)層，第一中間波導(dǎo)(3)、第二中間波導(dǎo)(4)、第三中間波導(dǎo)(5)位于同一平面，構(gòu)成中間波導(dǎo)層，第一下波導(dǎo)(6)和第二下波導(dǎo)(7)構(gòu)成下波導(dǎo)層，上波導(dǎo)層所在平面與中間波導(dǎo)層所在平面的夾角小于45度，下波導(dǎo)層所在平面與中間波導(dǎo)層所在平面的夾角也小于45度；第一上波導(dǎo)(I)連接端口 b和b'，第二上波導(dǎo)(2)連接端口 f和P，第一中波導(dǎo)(3)連接端口 a和Y，第二中波導(dǎo)(4)連接端口 d和(T，第三中波導(dǎo)(5)連接端口 g和g'，第一下波導(dǎo)(6)連接端口 c和c'，第二下波導(dǎo)(7)連接端口 e和e'。
9.如權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器的制備方法，其特征在于，包括下列步驟 在襯底的正面采用灰度掩膜和化學(xué)腐蝕、拋光工藝制作出傾斜斜面，在傾斜斜面旋涂光刻膠以光刻出光波導(dǎo)圖樣，采用離子注入或者質(zhì)子交換工藝在光波導(dǎo)區(qū)域制作第一上波導(dǎo)(I)、第二上波導(dǎo)(2); 將襯底翻面，在襯底背面拋光，拋光到一定厚度時(shí)，采用刻蝕或者腐蝕工藝在中間波導(dǎo)處刻蝕出深溝槽以達(dá)到中間波導(dǎo)的位置；采用拋光工藝制作出傾斜斜面，用以制作下波導(dǎo)，然后，旋涂光刻膠以便光刻出中間波導(dǎo)和下波導(dǎo)圖案，采用質(zhì)子交換或者離子注入工藝制作出第一中間波導(dǎo)(3)、第二中間波導(dǎo)(4)、第三中間波導(dǎo)(5)、第一下波導(dǎo)(6)和第二下波導(dǎo)⑵。
10.如權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器的制備方法，其特征在于，包括下列步驟 采用灰度掩膜工藝制作出斜面光刻膠在襯底材料上旋涂光刻膠，采用灰度掩膜工藝控制曝光劑量實(shí)現(xiàn)斜面的光刻膠，曝光后光刻膠呈厚度漸變分布；再繼續(xù)采用等離子刻蝕工藝制作斜面，光刻膠上的傾斜平面隨著刻蝕轉(zhuǎn)移到襯底材料上去，最終在襯底上形成傾斜的平面，在斜面上采用光刻和質(zhì)子交換工藝或者離子注入工藝制作第一下波導(dǎo)(6)和第二下波導(dǎo)(7)； 采用PECVD工藝將制作出的第一下波導(dǎo)(6)和第二下波導(dǎo)(7)掩埋，并繼續(xù)采用光刻和質(zhì)子交換工藝或者離子注入工藝制作第一中間波導(dǎo)(3)、第二中間波導(dǎo)(4)、第三中間波導(dǎo)(5);采用PECVD工藝將第一中間波導(dǎo)(3)、第二中間波導(dǎo)(4)、第三中間波導(dǎo)(5)掩埋，并采用制作下波導(dǎo)的方法制作斜面和第一上波導(dǎo)(I)、第二上波導(dǎo)(2);采用PECVD工藝覆蓋整個(gè)器件，并拋光使器件表面平坦化。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多芯光纖與平面光波導(dǎo)耦合用的3D變換器及其制備方法，涉及光波導(dǎo)器件領(lǐng)域，它包括若干傾斜一定角度的光波導(dǎo)及其兩端的端口，其一端的端口分布與多芯光纖的端口分布對(duì)應(yīng)，呈中心對(duì)稱分布，另一端的端口分布與平面光波導(dǎo)的端口分布對(duì)應(yīng)，呈一條直線分布。本發(fā)明能將多芯光纖中不在同一直線上的端口通過(guò)空間傾斜的光波導(dǎo)連接到平面光波導(dǎo)器件端面呈直線分布的端口，實(shí)現(xiàn)兩者的耦合互聯(lián)，設(shè)計(jì)靈活性較好，體積較小，成本較低，耦合效率較高，工藝成熟，成品率高，且易于大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G02B6/122GK102819066SQ20121029475
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者劉 文, 趙建宜, 張曉吟, 王磊, 劉衛(wèi)華, 陳鑫, 楊燕 申請(qǐng)人:武漢郵電科學(xué)研究院