[发明专利]光学波导及其制作方法与微光学陀螺

权利要求书

1.一种光学波导，其特征在于，该光学波导采用硅片作为衬底，在所述硅片上设有多层螺旋形波导，多层螺旋形波导中的各层螺旋形波导之间设有隔离层，相邻两层螺旋形波导的连接端通过设在两层螺旋形波导之间隔离层内的垂直波导连接，多层螺旋形波导依次连接后形成整体的螺旋形波导。

2.根据权利要求1所述的光学波导，其特征在于，所述多层螺旋形波导依次连接后形成整体的螺旋形波导具体为：最下层螺旋形波导依次通过中间各层螺旋形波导与最上层螺旋形波导连接后形成整体的螺旋形波导。

3.一种光学波导的制作方法，其特征在于，包括：

制备第一层螺旋形波导：在硅片上生长一层缓冲层，在缓冲层上生长第一层硅波导层，在所述硅波导层上涂光刻胶后经光刻形成螺旋形波导图形，并根据所形成的螺旋形波导图形通过刻蚀形成螺旋形波导槽作为第一层螺旋形波导，之后通过刻蚀或V形槽制作工艺在形成的第一层螺旋形波导末端形成连接用的楔形结构；

制备垂直波导：在上述制得的硅片结构上涂光刻胶后经光刻暴露出螺旋形波导槽，之后在该结构上生长与螺旋形波导槽厚度相同的牺牲层，通过剥离去除波导区外的牺牲层，在上述结构上生长隔离层，在隔离层上涂光刻胶后经光刻形成垂直波导的截面图形，并使垂直波导的截面图形与波导区的楔形结构在硅片上的投影面图相对应，根据垂直波导的截面图形通过刻蚀在隔离层中形成垂直波导通道，通过垂直波导通道利用选择性腐蚀去除垂直波导通道对应的波导槽内的牺牲层形成螺旋形波导与垂直波导一体的中空结构；

制备第二层螺旋形波导：涂灌热固化胶使上述中空结构固化成型，并以形成的热固化胶作为第二层波导层，在固化胶上涂光刻胶后经光刻形成螺旋形波导图形，并通过刻蚀工艺形成第二层螺旋形波导及连接前一层螺旋形波导的楔形结构； 

若制备多层螺旋形波导，在制备的第二层螺旋形波导的末端通过刻蚀或V形槽制作工艺在该层螺旋形波导末端形成连接用的楔形结构，并生长隔离层，通过剥离技术去除楔形结构区的隔离层，重复上述制备第二层螺旋形波导的步骤，在制得的各层螺旋形波导的结构上，依次形成后续各层螺旋形波导，得到经垂直波导连通的多层螺旋形波导。

4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述在硅片上生长一层缓冲层具体包括：

利用标准半导体清洗工艺将硅片清洗干净，然后利用CVD法在硅片上生长500nm厚的缓冲层；

所述制备第一层螺旋形波导时，在上述缓冲层上生长第一层硅波导层是通过CVD法在缓冲层上生长10微米厚的硅波导层。

5.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述方法中，根据螺旋形波导图形刻蚀出螺旋形波导槽采用的是RIE刻蚀；所述根据垂直波导的截面图形通过刻蚀在隔离层中形成垂直波导通道均采用的是湿法刻蚀。

6.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述方法中，生长隔离层是采用CVD法在形成的硅片结构上生长硅隔离层或二氧化硅隔离层。

7.一种光学波导的制作方法，其特征在于，包括：

制备一层螺旋形波导：

在硅片上涂光敏聚合物材料并固化后作为波导层，通过光漂白在光敏聚合物材料中形成螺旋形波导，通过RIE刻蚀或透射渐变掩模在该层螺旋形波导末端形成连接用的楔形结构；

制备垂直波导：

在上述形成螺旋形波导层后得到的硅片结构上，涂光敏聚合物材料形成隔离层，并通过光漂白形成垂直波导通道，使垂直波导通道与形成的螺旋形波导的楔形结构相连；

若制备多层螺旋形波导，在上述形成垂直波导通道后的硅片结构上，重 复上述制备一层螺旋形波导与制备垂直波导的步骤，形成后续的各层螺旋形波导和连接各层螺旋形波导的垂直波导；

上述各层螺旋形波导制备完成后，得到在硅片上由垂直波导连接的多层螺旋形波导的中空结构的光学波导。

8.一种基于光学波导的微光学陀螺，其特征在于，包括：

光源、光电探测器、耦合器、Y波导集成光学调制器、光学波导和信号检测电路，所述光学波导采用上述权利要求3-7中任一项中所述制作方法制得的具有多层螺旋形波导的光学波导；

其中，所述光源和光电探测器的输出端均通过耦合器与所述Y波导集成光学调制器连接；所述光电探测器的信号输出端通过信号检测电路与Y波导集成光学调制器的信号调制输入端连接；所述Y波导集成光学调制器的输出端与所述光学波导连接。