专利名称：一种大功率可变光学衰减片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变光衰减片的制作方法，属于光通信技术领域，特别涉及到无源 光器件技术领域。
背景技术：
可变光功率衰减器(Variable Optical Attenuator, V0A)是现代宽带光纤通信系 统中的重要元器件，在波分复用光纤网络中，可变光功率衰减器用来调整各信号的强弱， 补偿光传输过程中的功率波动，改善网络的总体性能。
目前实现可变光衰减功能的方案有很多，有采用电磁或热光晶体的，有采用微机电 (MEMS)技术的，也有采用在玻璃基片上镀制厚度渐变的金属吸收膜的(CN 03128173.7)， 或者是在玻璃基片上制作透光面积逐渐变化的透光金属小孔的(US 6,480,662 Bl)。
其中US 6, 480， 662 Bl (Design of a variable attenuator and fabrication of its shutter element.)与本发明内容最为类似，它提供了一种制作金属小孔型衰减片的制 作方法，它首先在玻璃基片上镀制比较厚的金属薄膜，利用光刻工艺，并结合干法刻蚀 或湿法化学腐蚀的方法，在金属薄膜上形成许多透光小孔，其中透光小孔的密度或透光 面积大小是沿玻璃基片长度方法逐渐变化的。当信号光经过这类光学衰减片时，不同透 光小孔的密度或透光面积形成对光信号的不同衰减。采用此专利所描述的方法制作金属 小孔型衰减片，需要采用干法或湿法来制作金属小孔，工艺复杂，重复性差，且金属薄 膜的选择受刻蚀工艺限制。本发明的目的在于采用一种更简单的工艺方法实现金属小孔 型衰减片的制作，解决目前大功率衰减片制作工艺中金属材料选择受限，制作出的衰减 片金属小孔边缘不光滑，重复性差，器件成品率低的问题。
发明内容
本发明提出了一种新的制作工艺方法，克服了目前金属小孔型大功率衰减片制作工 艺复杂，所使用的金属材料选择受限，金属小孔边缘不光滑，重复性差，成品率低的问 题，解决了以上不足。
本发明的目的是采用以下技术方案实现的-
一种大功率可变光学衰减片的制作方法，它通过在玻璃基片上制作沿着基片长度方 向透光面积逐渐变化的金属薄膜透光孔，实现沿基片长度方向光功率衰减量的渐变，其 特征在于，所述的金属薄膜透光孔是采用金属剥离的方法制作的。
上述的大功率可变光学衰减片的制作方法，最好包括下列步骤(1) 利用分布有透光小孔的掩膜板，在玻璃基片表面制作倒台型光刻胶图形，所述 掩膜板的透光面积沿着基片长度方向逐渐变化；
(2) 在带有倒台型光刻胶的玻璃基片表面镀制金属薄膜；
(3) 将镀制好金属薄膜的玻璃基片浸泡在去胶液内，剥离掉倒台型光刻胶及其表面 附着的金属薄膜。
作为进一步的优选方式，所述玻璃基片采用楔角型玻璃基片，玻璃基片的一面或两 面镀有增透薄膜；所述的金属薄膜为钛、镍、铝、铬、金中的任何一种或几种金属材料 或上述由上述金属的金属合金材料；其中的步骤(2)采用溅射或蒸发的方法镀制金属薄 膜；金属薄膜的衰减量大于60dB。
本发明具有以下优点
1) 本发明所涉及的可变光学衰减片的制作方法不需要采用湿法或干法刻蚀工艺来 制作金属小孔，制作工艺简单，重复性好；'
2) 大功率可变光学衰减片表面的金属薄膜可以选用任何一层或几层金属材料，不受 湿法或干法刻蚀工艺对金属材料的限制；
3) 制作出的大功率可变光学衰减片的属小孔边缘光滑，重复性好，器件成品率高。
4) 本发明涉及的可变光学衰减片可以支持大光功率输入，具有低的偏振相关损耗以 及低的波长相关损耗的特点。
图l—一大功率可变光衰减片表面的金属图形分布；图中，ll为玻璃基底，12金属 薄膜，13为透光小孔。
图2 ——通常制作大功率可变光衰减片的工艺流程，(a)玻璃基片上镀制一层金属 薄膜；(b)在金属薄膜表面的光刻胶上制作同光刻板图形一致小孔；(C)在金属薄膜 上形成许多透光小孔；(d)清洗掉金属薄膜表面的光刻胶；图中，21为玻璃基底，22 为金属薄膜，23为光刻胶。
图3——本发明实施例的大功率可变光衰减片的制作工艺流程，(a)在玻璃基片表 面制作倒台型光刻胶图形；(b)在带有倒台型光刻胶的玻璃基片表面镀制金属薄膜；(c) 剥离掉倒台型光刻胶及其表面附着的金属薄膜；图中31为玻璃基底，32为光刻胶掩膜， 33为金属薄膜。
图4——本发明的工艺流程图。
图5——本发明实施例的大功率衰减片的衰减曲线。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例来对本发明做进一歩的说明。
一种大功率可变光学衰减片，如图1所示，由玻璃基片ll上镀制一层很厚的金属薄膜12，并在其上制作出预先设计的透光孔13组成，沿着玻璃基片长度方向从左至右透光 小孔面积逐渐减小，从而实现光衰减量的逐渐变大。
制作如图1所示的金属小孔型大功率衰减片，通常采用如图2所示的工艺流程，包 括4个工艺步骤(1)首先在玻璃基片21上镀制一层金属薄膜22，金属薄膜对1310mn 或1550nm或其它设计波长的光的衰减量通常大于60dB; (2)然后进行光刻工艺，在金 属薄膜表面涂覆光刻胶23，并通过曝光、显影等工艺在光刻胶23上制作如光刻板图形完 全相同的小孔图案；(3)以金属薄膜22表面的光刻胶23作为掩模，采用干法刻蚀或湿 法化学腐蚀的方法，在金属薄膜22上形成许多透光小孔，透光小孔的形状与光刻胶图形 完全一致。去除表面的光刻胶掩膜后，大功率衰减片即制作完成。其中衰减片金属薄膜 透光小孔的密度或透光面积沿玻璃基片长度方向是逐渐变化的。
采用此方法制作金属小孔型衰减片，需要采用干法刻蚀或湿法腐蚀来制作金属薄膜 小孔，存在诸多缺点。首先，采用湿法腐蚀金属薄膜，金属薄膜的选择受腐蚀液的限制， 无法自由选择所需要的金属材料；而且在进行金属薄膜的腐蚀时，由于腐蚀液的横向钻 蚀，所制作的金属小孔边缘线条不光滑，重复性差，器件成品率低。而采用干法刻蚀金 属薄膜，虽然金属线条的边缘可以做得较光滑，但它需要昂贵的等离子体刻蚀设备，导 致器件成本升高。
本发明采用金属剥离的方法来制作金属小孔，而不是采用通常的湿法腐蚀或干法刻 蚀的方法，解决了以上工艺中存在的问题。其具体制作通常包括如下三个歩骤(1)在 玻璃基片31表面通过光刻工艺形成倒台型光刻胶32，其中所采用的光刻板与通常腐蚀法 所采用的掩膜板相同。(2)在带有光刻胶图案的玻璃基片表面溅射或蒸发金属薄膜33， 其中金属薄膜可以采用一层或多层金属材料，如Ti、 Ni、 Al、 Cr、 Au等，或者金属合金 材料，如NiCr合金等。(3)采用剥离工艺去除光刻胶及其上面覆盖的金属薄膜，而玻 璃基片表面无光刻胶覆盖的金属薄膜被保留下来，从而在玻璃基片上形成如光刻板图案 完全一致的金属薄膜小孔图形。工艺流程如图4所示。
采用本发明的方法制作金属小孔型大功率衰减片，制作工艺简单，重复性好；表面 的金属薄膜可以选用任何一种或几种金属材料，不受湿法或干法刻蚀工艺对金属材料的 限制；制作出的衰减片金属薄膜小孔边缘线条光滑，器件成品率高。
图5是采用本发明的方法制作的大功率衰减片的实际测试衰减曲线以及衰减分辨率。 所采用的玻璃基片楔角为0.5度，基片正反两面镀有针对1550皿波段的增透膜。测试中 采用歩进电机带动大功率衰减片沿其长度方向作匀速移动，步进电机移动步长为12. 5微 米。所制作的大功率衰减片的最小插损小于0.02dB，在约7.5mm的有效行程内衰减范围 超过30dB，在整个衰减范围内，衰减曲线基本保持一条直线，分辨率平均值为0. 055dB/ 步，而且所制作的衰减片的偏振相关损耗(PDL)在整个衰减范围内均小于O. 05dB，在整个 C波段内的波长相关损耗(WDL)均小于0. ldB。
本发明的制作大功率衰减片的方法具有通用性，可以采用普通玻璃或石英玻璃等不同的基底材料；可以采用一种或多种金属材料或金属合金材料；可以采用圆形或者方形 或者其它任何不规则图形的金属小孔形状；可以使金属小孔沿基片长度方向的透光面积 采用不同的斜率分布，从而实现不同斜率的衰减曲线，实现不同衰减范围的大功率衰减 片的制作。
权利要求
1. 一种大功率可变光学衰减片的制作方法，它通过在玻璃基片上制作沿着基片长度方向透光面积逐渐变化的金属薄膜透光孔，实现沿基片长度方向光功率衰减量的渐变，其特征在于，所述的金属薄膜透光孔是采用金属剥离的方法制作的。
2. 如权利要求1所述的大功率可变光学衰减片的制作方法，包括下列步骤(1) 利用分布有透光小孔的掩膜板，在玻璃基片表面制作倒台型光刻胶图形，所 述掩膜板的透光面积沿着基片长度方向逐渐变化；(2) 在带有倒台型光刻胶的玻璃基片表面镀制金属薄膜；(3) 将镀制好金属薄膜的玻璃基片浸泡在去胶液内，剥离掉倒台型光刻胶及其表 面附着的金属薄膜。
3. 如权利要求2所述的大功率可变光学衰减片的制作方法，其特征在于所述玻璃 基片采用楔角型玻璃基片，玻璃基片的一面或两面镀有增透薄膜。
4. 如权利要求2所述的大功率可变光学衰减片的制作方法，其特征在于所述的金属薄膜为钛、镍、铝、铬、金中的任何一种或几种金属材料或上述由上述金属的金属合 金材料。
5. 如权利要求2所述的大功率可变光学衰减片的制作方法，其特征在于其中的歩 骤(2)采用溅射或蒸发的方法镀制金属薄膜。
6. 如权利要求2所述的大功率可变光学衰减片的制作方法，其特征在于所述金属 薄膜的衰减量大于60dB。
全文摘要
本发明属于无源光器件技术领域，涉及一种大功率可变光学衰减片的制作方法，它通过在玻璃基片上制作沿着基片长度方向透光面积逐渐变化的金属薄膜透光孔，实现沿基片长度方向光功率衰减量的渐变，金属薄膜透光孔是采用金属剥离的方法制作的。本发明不需要采用湿法或干法刻蚀工艺来制作金属薄膜透光孔，制作工艺简单，重复性好；表面的金属薄膜可以选用任何一层或几层金属材料，不受湿法或干法刻蚀工艺对金属材料的限制；制作出的衰减片金属小孔边缘光滑，器件成品率高。
文档编号G02B6/26GK101446667SQ200810154429
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月24日 优先权日2008年12月24日
发明者琼 唐, 廖志霞, 王定理, 祝业盛, 马卫东 申请人:武汉光迅科技股份有限公司