作完成后還要對(duì)該GRIN層的折射率進(jìn)行測(cè)量。
[0039]每個(gè)GRIN層的材料為氮氧化娃Silicon Oxynitride、碳氧化娃SiliconOxycarbide、聚合物Polymers、摻雜的二氧化娃D(zhuǎn)oped glasses、旋涂的二氧化娃Spin onGlasses和銦嫁砷憐合金 Indium Gallium Arsenide Phosphide alloys 中一種或多種的組合；
[0040]制備每層GRIN層的沉積方式和包層的沉積方式:包括等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PEVCD)、高密度等離子體化學(xué)氣相淀積法(HDPCVD)、低壓力化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)、濺射沉積法或旋涂法。
[0041]上述光刻通過(guò)步進(jìn)式光刻機(jī)、接觸式光刻機(jī)或、電子束直寫來(lái)完成；所述刻蝕通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕或感應(yīng)耦合等離子體。
[0042]上述磨平通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)或腐蝕來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0043]本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn):
[0044]1、本發(fā)明GRIN透鏡是由PLC技術(shù)制作的，PLC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以將GRIN透鏡中GRIN層和波導(dǎo)層集成在同一個(gè)芯片上。與傳統(tǒng)分立的GRIN透鏡需要分別封裝相比，采用PLC技術(shù)的GRIN透鏡具有單片集成，成本低、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。GRIN透鏡必需能與PLC的其余部分的波導(dǎo)的平臺(tái)和結(jié)構(gòu)相容，PLC其余部分的光波導(dǎo)的厚度和折射率是穩(wěn)定的。而GRIN透鏡及其制備工藝必須與PLC的光波導(dǎo)其它部分兼容。
[0045]2、本發(fā)明采取氮氧化硅(S1N)材料，同時(shí)適用于GRIN層及PLC波導(dǎo)層的制備。S1N根據(jù)元素間組合的不同，折射率可以在1.45至2.0之間變化(在1500nm波段范圍)。S1N材料通常采用化學(xué)汽相沉積(CVD)法生長(zhǎng)的。生長(zhǎng)過(guò)程中，通過(guò)控制氣體的不同濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的折射率變化，也就是說(shuō)，通過(guò)S1N元素間不同的組合實(shí)現(xiàn)折射率的不同變化。
[0046]3、本發(fā)明在每一層GRIN層制作完成后進(jìn)行折射率和厚度測(cè)量，如果某一步驟后折射率或厚度不符合設(shè)計(jì)要求，可在該步驟中進(jìn)行糾正或在隨后步驟中采取補(bǔ)償措施。每層GRIN層具有特定的折射率分布和厚度。折射率分布可以是恒定的、連續(xù)梯度變化或分布梯度變化。生長(zhǎng)完成后，折射率和厚度可以通過(guò)各種方式(如橢圓光度法)精確測(cè)定。如折射率和厚度不符合設(shè)計(jì)要求，可以在這時(shí)廢棄晶片(避免進(jìn)一步的時(shí)間或材料浪費(fèi))或采取糾正措施(增加相應(yīng)的層或者修改后繼層的設(shè)計(jì)來(lái)彌補(bǔ))。
[0047]4、本發(fā)明公開(kāi)了一種用平面光波導(dǎo)(PLC)技術(shù)制作漸變折射率(GRIN)元件的新方法。此方法區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)之處在于高保真度的工藝過(guò)程，并有利于工藝過(guò)程中的監(jiān)控，且設(shè)計(jì)靈活。
[0048]5、本發(fā)明的GRIN層在長(zhǎng)度方向改變，通過(guò)這種方式將前端面從平面改變成一個(gè)接近曲面的形狀，類似一個(gè)透鏡的作用，對(duì)入射光進(jìn)行相位上的修改。GRIN層在寬度方向改變:改變?nèi)肷涿娴男螤?，使其接近輸入光斑形?比如光纖出射面是圓形就修改成接近圓形)，可以增加耦合效率。
【附圖說(shuō)明】
[0049]圖1a是現(xiàn)有技術(shù)波導(dǎo)裝置實(shí)現(xiàn)光纖耦合的示意圖；
[0050]圖1b為現(xiàn)有技術(shù)GRIN透鏡的折射率在Y軸方向上分布示意圖；
[0051]圖2a是傳統(tǒng)GRIN透鏡裝置實(shí)現(xiàn)光纖耦合的側(cè)視圖；
[0052]圖2b為傳統(tǒng)GRIN透鏡的折射率在Y軸方向上分布示意圖；
[0053]圖3a是本發(fā)明單片集成GRIN透鏡進(jìn)行光纖到PLC光波導(dǎo)耦合的示意圖；
[0054]圖3b為本發(fā)明GRIN透鏡的折射率在Y軸方向上分布示意圖；
[0055]圖4a是圖3a的俯視圖:
[0056]圖4b為本發(fā)明GRIN透鏡的折射率是沿x方向分布示意圖；
[0057]圖5是本發(fā)明GRIN透鏡將激光出射的發(fā)散光束耦合到波導(dǎo)的示意圖。
[0058]圖6為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]圖7為本發(fā)明梯度折射率波導(dǎo)裝置的一種實(shí)施例示意圖；
[0060]圖8為本發(fā)明梯度折射率波導(dǎo)裝置的另一種實(shí)施例示意圖；
[0061]圖9為圖8主視圖；
[0062]圖10本發(fā)明流程示意圖。其中附圖標(biāo)記為:1-光纖，B-波導(dǎo)層，G、G1、G2、G3、G4、G5、G6-GRIN層，21-襯底，22-波導(dǎo)子層，23-GRIN子層，3-包層，4-激光器。
【具體實(shí)施方式】
[0063]下面將通過(guò)幾個(gè)特殊的例子以及描述來(lái)闡述本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別及優(yōu)勢(shì):
[0064]實(shí)施例1:
[0065]本發(fā)明的方法逐層進(jìn)行GRIN元件的生長(zhǎng)和刻蝕。如圖6所示的實(shí)施方案，是多層生長(zhǎng)的GRIN元件。圖中Gl，G2，G3，B, G4，G5，G6代表不同層，Tl，T2，T3，T4，T5，T6分別表示每層的厚度。GRIN透鏡由七層構(gòu)成，也可以由其它層數(shù)構(gòu)成。每層的制備工序先后為沉積、光刻，刻蝕、沉積包層及將包層的頂部磨平至GRIN層的頂部。后續(xù)層將在前一層基礎(chǔ)上進(jìn)行沉積，光刻，刻蝕，然后根據(jù)需求進(jìn)行包層沉積及磨平。在GRIN透鏡中的每一 GRIN層折射率可以是恒定的，也可以通過(guò)某種規(guī)則進(jìn)行改變。層層堆積最終形成GRIN元件。這種逐層制作的方法可以很好的對(duì)每層的折射率以及刻蝕質(zhì)量進(jìn)行控制。在每一層完成生長(zhǎng)之后，可以通過(guò)非在線的方式對(duì)其折射率和厚度進(jìn)行更加精確的測(cè)量。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某特定層的折射率偏離期望值，可以及時(shí)停止或在后繼層中彌補(bǔ)這種偏差，這將大大節(jié)省材料和時(shí)間，而且使設(shè)計(jì)更加靈活。這種方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，GRIN層之一可以作為光波導(dǎo)層，逐層制作的方法允許在GRIN層內(nèi)插入波導(dǎo)層，而不需在GRIN層的最上面的或最下面。波導(dǎo)層自身可以是漸變折射率也可以是均勻折射率分布。圖7GRIN透鏡的各層可以由不同的子層構(gòu)成。子層與主層的不同之處在于它不單獨(dú)進(jìn)行光刻和刻蝕，子層可以具有相同的折射率或梯度折射率分布。一系列子層組成一個(gè)主層，在每個(gè)主層上進(jìn)行光刻和刻蝕。子層可以引入進(jìn)一步的折射率細(xì)分。例如，一個(gè)主層可以由折射率均勻的若干子層構(gòu)成，也可以由折射率不同的子層構(gòu)成，折射率不同的子層使主層的折射率更有效的實(shí)現(xiàn)梯度漸變。逐層制備方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，每一層沉積、光刻、刻蝕、包層沉積和磨平可以是獨(dú)立的。如圖8，圖中的GRIN透鏡的輸入端，每層開(kāi)始于不同的起始位置，這可以用于調(diào)整相位或用于其他目的。例如，起始位置不同可以達(dá)到在GRIN透鏡的基礎(chǔ)上增加另一個(gè)透鏡的效果。通過(guò)這種方式將前端面從平面改變成一個(gè)接近曲面的形狀，類似一個(gè)透鏡的作用，對(duì)入射光進(jìn)行相位上的修改。
[0066]圖9中所示，在這種情況下，每個(gè)GRIN層的橫向?qū)挾榷加兴{(diào)整。優(yōu)化輸入模式的形狀，以更好的適應(yīng)不同的輸入場(chǎng)分布。GRIN層的起始位置(圖8中示出)，以及GRIN寬度(圖9中示出)可同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。在整個(gè)的GRIN結(jié)構(gòu)中，各層的寬度也可獨(dú)立地變化，這在傳統(tǒng)的GRIN制備中是不可能實(shí)現(xiàn)的。
[0067]制備示例:
[0068]在圖10中所示的流程圖是逐層制備GRIN元件的典型方法:
[0069]1、襯底由硅片及熱氧化二氧化硅層(也可以是氣相沉積的二氧化硅層)構(gòu)成。
[0070]2、GRIN透鏡的第一層可以采取很多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn):如等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PEVCD)、高密度等離子體化學(xué)氣相淀積法(HDPCVD)、低壓力化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)、濺射沉積法或旋涂法。這層(Gl)具有特定的折射率分布和厚度。折射率分布可以是恒定的、連續(xù)梯度變化或分布梯度變化。生長(zhǎng)完成后，折射率和厚度可以通過(guò)各種方式(如橢圓光度法)精確測(cè)定。如折射率和厚度不符合設(shè)計(jì)要求，可以在這時(shí)廢棄晶片(避免進(jìn)一步的時(shí)間或材料浪費(fèi))或采取糾正措施(增加相應(yīng)的層或者修改后繼層的設(shè)計(jì)來(lái)彌補(bǔ))。波導(dǎo)層和GRIN層的材料為氮氧化娃Silicon Oxynitride、碳氧化娃Silicon Oxycarbide、聚合物Polymers、摻雜的二氧化娃D(zhuǎn)oped glasses、旋涂的二氧化娃