热不敏感型平面光波导的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光波导器件领域，具体地说涉及一种热不敏感型平面光波导。
【背景技术】
[0002]光波导是引导光波在其中传播的介质装置，又称介质光波导。光波导有两大类:一类是集成光波导，包括平面(薄膜)介质光波导和条形介质光波导，它们通常都是光电集成器件(或系统)中的一部分，所以称为集成光波导；另一类是圆柱形光波导，通常称为光纤。
[0003]光在光波导中的传输受温度等外界因素的影响较大，从而会影响利用光波导所制作的光电集成器件(或系统)的稳定性，所以现有的光电集成器件(或系统)一般都安装温度调节装置来稳定其使用状态下的温度，防止其性能随温度的改变而变得糟糕。但是，一般温度调节装置(例如主动加热或冷却器件)都较昂贵、消耗的能量较大、体积大。
[0004]虽然现有技术中为克服上述采用温度调节装置而带来的问题，提出了一些解决方法，例如，有一些利用如果满足两光传输层的热光系数之比等于分布在该两光传输层中的光场能量之比的倒数，则包括了该两光传输层的光波导的有效折射率不随温度变化而变化的这一原理，制作出的对温度不敏感的平面光波导，传统的做法是平面光波导包括平面基底层、热光系数为正的芯层、热光系数为正的无机光学材料的第一外包层和热光系数为负的有机光学材料的第二外包层，该芯层位于平面基底层上，芯层上先覆盖一层非常薄的第一外包层，再在第一外包层上覆盖一层第二外包层。利用该非常薄的第一外包层，使分布在第二外包层中的消逝场能量增加，以降低对第二外包层热光系数的要求，从而实现平面光波导对温度不敏感的功能。但是，正因为需要增加分布在第二外包层中的消逝场能量，导致分布在芯层中的光场能量相应地减小，光传输损耗就增大，所以现有的这种对温度不敏感的平面光波导一般光传输损耗都较大，而且也容易受到外界电磁波等的干扰，从而使得人们对这种平面光波导产生了光传输损耗大、易受干扰等的偏见，而不在产业上使用。
【实用新型内容】
[0005]为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中对温度不敏感的平面光波导的光传输损耗大、易受干扰等的问题，提出一种光传输损耗小、抗电磁波等干扰能力强的热不敏感型平面光波导。
[0006]本实用新型的一种热不敏感型平面光波导，包括:
[0007]基底层和芯层，所述芯层形成于所述基底层上；
[0008]还包括包覆于所述芯层四周的上包层；
[0009]上包层材料包括紫外聚合式氟化聚合物材料，基底层材料和芯层材料均是无机光学材料。
[0010]优选地，所述基底层材料和芯层材料的热光系数的正负符号与所述上包层材料的热光系数的正负符号相反。
[0011]优选地，所述上包层材料的折射率大于所述基底层材料的折射率。
[0012]优选地，所述紫外聚合式氟化聚合物材料包括氟化丙烯酸酯。
[0013]优选地，所述基底层材料包括二氧化硅，所述芯层材料包括锗离子掺杂的二氧化娃。
[0014]优选地，所述平面光波导的截面结构是掩埋条形单模波导结构。
[0015]本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0016]本实用新型中通过采用紫外聚合式氟化聚合物材料作为上包层材料，由于这类材料具有极高的化学、物理稳定性、良好的光学特性以及超高的热光系数，在平面光波导中传输的光场能量绝大部分分布在基底层和芯层中，只有一小部分消逝场能量分布在上包层中，所以无需辅助在芯层上增加覆盖无机光学材料，仅需在芯层上覆盖该上包层材料就能满足两光传输层的热光系数之比等于分布在该两光传输层中的光场能量之比的倒数的条件，以实现平面光波导的有效折射率不随温度变化而变化即对热不敏感，从而降低了光传输损耗、提高了抗电磁波等干扰的能力。本实用新型相比于全聚合物平面光波导具有性能好、可靠性高等优点，同时可以保证其损耗、性能、可靠性可达到全二氧化硅平面光波导的水平，而且本实用新型还比全二氧化硅平面光波导具有制造周期短、工艺简单、成本低等优点。
[0017]本实用新型通过设置上包层材料的折射率大于基底层材料的折射率，在满足了平面光波导光传输损耗和抗干扰能力等的要求下，可使消逝场能量更多地分布在上包层中，从而可降低对上包层材料的超高热光系数的要求。
[0018]本实用新型中通过设置基底层材料和芯层材料为二氧化硅，由于目前二氧化硅是主流的平面光波导材料，所以有利于与主流平面光波导实现无缝对接，不用额外增加研发投入而减少研发成本。
【附图说明】
[0019]为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
[0020]图1是本实用新型一种实施例的一种热不敏感型平面光波导；
[0021]图2是本实用新型另一种实施例的一种制备热不敏感型平面光波导的方法的流程图；
[0022]图3是图2中制备热不敏感型平面光波导的生长过程图；
[0023]图4是本实用新型又一种实施例的一种制备热不敏感型平面光波导的方法的流程图。
[0024]图中附图标记表不为:1-基底层，2_芯层，3_上包层。
【具体实施方式】
[0025]参考图1，是一种实施例的一种热不敏感型平面光波导，包括:基底层I和芯层2，所述芯层2形成于所述基底层I上。
[0026]上述热不敏感型平面光波导还包括包覆于所述芯层四周的上包层3，芯层的厚度为Hl，宽度为Wl，上包层的厚度为H2 ο上包层材料包括紫外聚合式氟化聚合物材料，这类材料具有极高的化学、物理稳定性以及良好的光学特性，而且其折射率和热光系数可根据具体要求在一定范围内任意调整，只需利用匀胶法即可均匀地被旋涂在芯片上，工艺十分简单且成本较低。优选地，所述紫外聚合式氟化聚合物材料包括氟化丙烯酸酯。
[0027]基底层材料和芯层材料均是无机光学材料，基底层材料和芯层材料的热光系数的正负符号与所述上包层材料的热光系数的正负符号相反(例如，上包层材料的热光系数为负，则基底层材料和芯层材料的热光系数为正)。
[0028]上述热不敏感型平面光波导工作原理是:当作为基底层和芯层的无机光学材料的热光系数为正时，包括紫外聚合式氟化聚合物材料的上包层的热光系数为负，且比基底层和芯层的无机光学材料的热光系数在数值上高一个数量级，而波导中光场能量绝大部分分布在波导基底层和芯层的无机光学材料当中，只有一小部分消逝场能量分布在波导上包层当中，如果满足基底层和芯层的无机光学材料与包括紫外聚合式氟化聚合物材料的上包层材料的热光系数之比等于分布在两者当中的光场能量之比的倒数，即可实现光波导有效折射率不随温度变化而变化。
[0029]本实施例中通过采用紫外聚合式氟化聚合物材料作为上包层材料之一，由于这类材料具有极高的化学、物理稳定性、良好的光学特性以及超高的热光系数，在平面光波导中传输的光场能量绝大部分分布在基底层和芯层中，只有一小部分消逝场能量分布在上包层中，所以无需辅助在芯层上增加覆盖无机光学材料，仅需在芯层上覆盖该上包层材料就能满足两光传输层的热光系数之比等于分布在该两光传输层中的光场能量之比的倒数的条件，以实现平面光波导的有效折射率不随温度变化而变化即对热不敏感，从而降低了光传输损耗、提高了抗电磁波等干扰的能力。本实施例相比于全聚合物平面光波导具有性能好、可靠性高等优点，同时可以保证其损耗、性能、可靠性可达到全二氧化硅平面光波导的水平，而且本实施例还比全二氧化硅平面光波导具有制造周期短、工艺简单、成本低等优点。
[0030]作为一种优选实施方式，所述上包层材料的折射率大于所述基底层材料的折射率。
[0031]本实施例中通过设置上包层材料的折射率大于基底层材料的折射率，在满足了平面光波导光传输损耗和抗干扰能力等的要求下，可使消逝场能量更多地分布在上包层中，从而可降低对上包层材料的超高