[发明专利]高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光波导领域，尤其涉及一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件及其制作方法。

背景技术

光电子器件正朝着小型化、集成化的方向发展。光波导技术是集成光电子器件的一种重要技术。借助半导体集成电路工艺，光波导制作技术蓬勃发展。光波导器件的一个重要性能在于光波导的光耦合效率。如何实现波导与光源、波导与光纤或不同结构波导间的高耦合效率，是现有技术的一个重点研究方向。为了提高耦合效率，需要对光波导的结构进行各种特别的设计与制作，波导端口的锥形化加工就是提高光耦合效率的一个有效手段。但是，现有技术的光波导主要是基于平面微细加工工艺的平面光波导，即波导结构主要在一个平面上进行变化，在第三维度上结构一致，而难以在三维立体方向实现波导的全面锥形化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法，采用该方法制造光波导器件，可在三维立体方向实现波导的全面锥形化，大大降低光波导的光耦合难度、大幅度提高其光耦合效率、且便于调节其发散角和耦合效率。

本发明进一步所要解决的技术问题是：提供一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件，该光波导器件可在三维立体方向实现波导的全面锥形化，大大降低光波导的光耦合难度、大幅度提高其光耦合效率、且便于调节其发散角和耦合效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法，包括：

一次离子交换步骤，在玻璃基体上进行第一次离子交换，形成玻璃基体表面的平面光波导；

光波导掩埋步骤，在电场以及高温环境下将所述光波导埋到玻璃基体中间，形成掩埋的平面光波导；

二次离子交换步骤，在所述玻璃基体的第一侧面上进行第二次离子交换，在所述平面光波导的端口位置形成三维锥形结构。

优选地，所述二次离子交换步骤具体包括有：

二次镀膜步骤，在所述玻璃基体的第一侧面的表面镀离子交换阻挡膜，形成二次镀膜层；

二次光刻腐蚀步骤，在所述二次镀膜层表面进行光刻、腐蚀，制作出选择离子交换的二次屏蔽图形，暴露出所述光波导的端口位置；

二次交换反应步骤，将所述二次镀膜层浸入交换熔盐中进行离子交换反应，使其光波导端口位置形成三维锥形结构。

优选地，在所述二次交换反应步骤之前还包括有：

交换屏蔽步骤，将所述玻璃基体套入两端开口的离子交换屏蔽层，并使所述二次镀膜层穿过其一端的开口露出。

优选地，所述离子交换阻挡膜为铬膜。

优选地，所述交换熔盐为硝酸银熔盐。

优选地，所述二次光刻腐蚀步骤中通过湿法腐蚀或者干法刻蚀方式实现腐蚀。

优选地，所述一次交换步骤具体包括有：

一次镀膜步骤，在所述玻璃基体表面镀离子交换阻挡膜，形成一次镀膜层；

一次光刻腐蚀步骤，在所述一次镀膜层表面进行光刻、腐蚀，制作出选择离子交换的一次屏蔽图形；

一次交换反应步骤，将所述玻璃基体浸入交换熔盐中进行离子交换反应，形成位于玻璃基体表面的平面光波导。

优选地，所述交换熔盐为硝酸银熔盐。

优选地，所述一次光刻腐蚀步骤中通过湿法腐蚀或者干法刻蚀方式实现腐蚀。

相应地，本发明还公开了一种高耦合效率的三维锥形端口结构光波导器件，该光波导器件由上述任一种方法制作而成。

本发明的有益效果是：

本发明的实施例通过在玻璃基体的侧面进行第二次离子交换，从而在平面光波导的端口部位形成了三维锥形结构，大大降低了光波导的光耦合难度、大幅度提高了光耦合的生产效率、且便于调节其发散角和耦合效率。

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例中进行第一次离子交换后形成的产品结构主视图。

图2是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例中进行第一次离子交换后形成的产品结构侧视图。

图3是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例中进行二次镀膜后形成的产品结构主视图。

图4是本发明的高效率的三维锥形端口结构光波导器件的制作方法一个实施例中进行二次镀膜后形成的产品结构侧视图。