高耦合效率的三維錐形端口結構光波導器件及其制作方法技術

本發明專利技術公開一種高耦合效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法，包括：一次離子交換步驟，在玻璃基體上進行第一次離子交換，形成玻璃基體表面的平面光波導；光波導掩埋步驟，在電場以及高溫環境下將所述光波導埋到玻璃基體中間，形成掩埋的平面光波導；二次離子交換步驟，在所述玻璃基體的第一側面上進行第二次離子交換，在所述平面光波導的端口位置形成三維錐形結構。本發明專利技術還公開了相應的高耦合效率的三維錐形端口結構光波導器件。本發明專利技術可在三維立體方向實現波導的全面錐形化，大大降低光波導的光耦合難度、大幅度提高其光耦合效率、且便于調節其發散角和耦合效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光波導領域，尤其涉及一種。
技術介紹
光電子器件正朝著小型化、集成化的方向發展。光波導技術是集成光電子器件的一種重要技術。借助半導體集成電路工藝，光波導制作技術蓬勃發展。光波導器件的一個重要性能在于光波導的光耦合效率。如何實現波導與光源、波導與光纖或不同結構波導間的高耦合效率，是現有技術的一個重點研究方向。為了提高耦合效率，需要對光波導的結構進行各種特別的設計與制作，波導端口的錐形化加工就是提高光耦合效率的一個有效手段。但是，現有技術的光波導主要是基于平面微細加工工藝的平面光波導，即波導結構主要在一個平面上進行變化，在第三維度上結構一致，而難以在三維立體方向實現波導的全面錐形化。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種高耦合效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法，采用該方法制造光波導器件，可在三維立體方向實現波導的全面錐形化，大大降低光波導的光耦合難度、大幅度提高其光耦合效率、且便于調節其發散角和耦合效率。本專利技術進一步所要解決的技術問題是提供一種高耦合效率的三維錐形端口結構光波導器件，該光波導器件可在三維立體方向實現波導的全面錐形化，大大降低光波導的光耦合難度、大幅度提高其光耦合效率、且便于調節其發散角和耦合效率。為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案一種高耦合效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法，包括—次離子交換步驟，在玻璃基體上進行第一次離子交換，形成玻璃基體表面的平面光波導；光波導掩埋步驟，在電場以及高溫環境下將所述光波導埋到玻璃基體中間，形成掩埋的平面光波導；二次離子交換步驟，在所述玻璃基體的第一側面上進行第二次離子交換，在所述平面光波導的端口位置形成三維錐形結構。優選地，所述二次離子交換步驟具體包括有二次鍍膜步驟，在所述玻璃基體的第一側面的表面鍍離子交換阻擋膜，形成二次鍍膜層；二次光刻腐蝕步驟，在所述二次鍍膜層表面進行光刻、腐蝕，制作出選擇離子交換的二次屏蔽圖形，暴露出所述光波導的端口位置；二次交換反應步驟，將所述二次鍍膜層浸入交換熔鹽中進行離子交換反應，使其光波導端口位置形成三維錐形結構。優選地,在所述二次交換反應步驟之前還包括有交換屏蔽步驟，將所述玻璃基體套入兩端開口的離子交換屏蔽層，并使所述二次鍍膜層穿過其一端的開口露出。優選地，所述離子交換阻擋膜為鉻膜。優選地，所述交換熔鹽為硝酸銀熔鹽。優選地，所述二次光刻腐蝕步驟中通過濕法腐蝕或者干法刻蝕方式實現腐蝕。優選地，所述一次交換步驟具體包括有一次鍍膜步驟，在所述玻璃基體表面鍍離子交換阻擋膜，形成一次鍍膜層；一次光刻腐蝕步驟，在所述一次鍍膜層表面進行光刻、腐蝕，制作出選擇離子交換的一次屏蔽圖形；一次交換反應步驟，將所述玻璃基體浸入交換熔鹽中進行離子交換反應，形成位于玻璃基體表面的平面光波導。優選地，所述交換熔鹽為硝酸銀熔鹽。優選地，所述一次光刻腐蝕步驟中通過濕法腐蝕或者干法刻蝕方式實現腐蝕。相應地，本專利技術還公開了一種高耦合效率的三維錐形端口結構光波導器件，該光波導器件由上述任一種方法制作而成。本專利技術的有益效果是本專利技術的實施例通過在玻璃基體的側面進行第二次離子交換，從而在平面光波導的端口部位形成了三維錐形結構，大大降低了光波導的光耦合難度、大幅度提高了光耦合的生產效率、且便于調節其發散角和耦合效率。下面結合附圖對本專利技術作進一步的詳細描述。附圖說明圖I是本專利技術的高效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法一個實施例中進行第一次離子交換后形成的產品結構主視圖。圖2是本專利技術的高效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法一個實施例中進行第一次離子交換后形成的產品結構側視圖。圖3是本專利技術的高效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法一個實施例中進行二次鍍膜后形成的產品結構主視圖。圖4是本專利技術的高效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法一個實施例中進行二次鍍膜后形成的產品結構側視圖。圖5是本專利技術的高效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法一個實施例中進行二次光刻腐蝕后形成的產品結構主視圖。圖6是本專利技術的高效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法一個實施例中進行二次光刻腐蝕后形成的產品結構側視圖。圖7是本專利技術的高效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法一個實施例中進行第二次離子交換的初始狀態示意圖。圖8是本專利技術的高效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法一個實施例中進行第二次離子交換的完成狀態示意圖。圖9是本專利技術的高效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法一個實施例中進行第二次離子交換后形成的產品結構主視圖。圖10是本專利技術的高效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法一個實施例中進行第二次離子交換后形成的產品結構側視圖。圖11是本專利技術的高效率的三維錐形端口結構光波導器件一個實施例的結構示意圖。具體實施例方式下面參考圖I-圖10詳細描述本專利技術提供的高耦合效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法的一個實施例，本實施例實現一次光波導器件的制作主要包括一下步驟一次離子交換步驟，在玻璃基體I上進行第一次離子交換，形成玻璃基體表面的平面光波導；光波導掩埋步驟，在電場以及高溫環境下將所述光波導埋到玻璃基體I中間，形成掩埋的平面光波導，該步驟成型的產品可參考圖I和圖2，所述掩埋的平面光波導的中心位置可距離所述玻璃基體上表面或下表面0-30um ；二次離子交換步驟，在所述玻璃基體I的第一側面11上進行第二次離子交換，在所述平面光波導2的端口位置20形成三維錐形結構，該步驟成型的產品可參考圖9和圖10。具體實現時，所述二次離子交換步驟可具體包括有二次鍍膜步驟，在所述玻璃基體I的第一側面11的表面鍍離子交換阻擋膜，形成二次鍍膜層3，該步驟成型的產品可參考圖3和圖4 ;二次光刻腐蝕步驟，在所述二次鍍膜層3表面進行光刻、腐蝕，制作出選擇離子交換的二次屏蔽圖形31，暴露出所述光波導2的端口位置20，該步驟成型的產品可參考圖5和圖6 ；二次交換反應步驟，將所述二次鍍膜層3浸入交換熔鹽4中進行離子交換反應，使其光波導端口 20位置形成三維錐形結構，該步驟的初始狀態和完成狀態可分別參考圖7和圖8。進一步地，在所述二次交換反應步驟之前還可包括有交換屏蔽步驟，將所述玻璃基體I套入兩端開口的離子交換屏蔽層5內，并使所述二次鍍膜層3穿過其一端的開口露出。具體實現時，所述離子交換阻擋膜優選為鉻膜，所述交換熔鹽優選為硝酸銀熔鹽，所述二次光刻腐蝕步驟中可通過濕法腐蝕或者干法刻蝕方式實現腐蝕。另外，所述一次交換步驟具體包括有一次鍍膜步驟，在所述玻璃基體表面鍍離子交換阻擋膜，形成一次鍍膜層；一次光刻腐蝕步驟，在所述一次鍍膜層表面進行光刻、腐蝕，制作出選擇離子交換的一次屏蔽圖形；一次交換反應步驟，將所述玻璃基體浸入交換熔鹽中進行離子交換反應，形成位于玻璃基體表面的平面光波導。通過一次交換制作平面光波導的技術可直接采用現有技術，不再贅述。參考圖11，該圖是本專利技術提供的高耦合效率的三維錐形端口結構光波導器件的一個實施例的結構示意圖。本實施例可由前述實施例提供的方法直接制作而成，不再贅述。以上所述是本專利技術的優選實施方式，應當指出，對于本
的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本專利技術的保護范圍。權本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高耦合效率的三維錐形端口結構光波導器件的制作方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：一次離子交換步驟，在玻璃基體上進行第一次離子交換，形成玻璃基體表面的平面光波導；光波導掩埋步驟，在電場以及高溫環境下將所述光波導埋到玻璃基體中間，形成掩埋的平面光波導；二次離子交換步驟，在所述玻璃基體的第一側面上進行第二次離子交換，在所述掩埋的平面光波導的端口位置形成三維錐形結構。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：高陽，
申請(專利權)人：深圳市中興新地通信器材有限公司，
類型：發明
國別省市：