[发明专利]一种深紫外平面光波导制作方法

说明书

本发明属于光信号处理器件技术领域，涉及一种深紫外平面光波导制作方法，工艺过程包括制备基底层、制备芯层、制备保护层和制备上包层共四个步骤，材质为二氧化硅的基底层能够减少热应力，掺杂硼和磷的芯层和上包层对深紫外波段光的吸收量少，同时能够提高光波导的折射率，材质为二氧化硅的保护层能够防止芯层与上包层的互溶，基底层、芯层、保护层和上包层构成横截面为矩形结构的掺杂硼和磷的石英异质波导可以应用在深紫外波段，对生物与化学传感、医疗卫生、食品安全、海洋探测等领域的发展有重要意义；其光波导的结构和制作方法工艺简单，既能提高折射率，又能降低深紫外光的传输损耗，能够作为各种光器件的制造原材料。

技术领域：

本发明属于光信号处理器件制备技术领域，涉及一种深紫外平面光波导制作方法，采用掺杂硼和磷的石英石异质波导结构，在深紫外波段实现较小的光传输损耗，以广泛应用于的生物与化学传感、医疗卫生、食品安全和海洋探测等领域。

背景技术：

光波导(optical waveguide)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，通常都是光电集成器件(或系统)中的一部分，所以叫作集成光波导；另一类是圆柱形光波导，通常称为光纤(光学纤维)。光波导由光透明介质(如石英玻璃)构成的传输光频电磁波的导行结构，光波导的传输原理不同于金属封闭波导，在不同折射率的介质分界面上，电磁波的全反射现象使光波局限在波导及其周围有限区域内传播；多模和单模光纤已成功地应用于通信，光纤的传输特性对外界的温度和压力等因素敏感，因而可制成光纤传感器，用于测量温度、压力、声场等物理量。平面介质光波导是最简单的光波导，是用折射率为n2的硅(或砷化镓，或玻璃)作基片，用微电子工艺在它上面镀一层折射率为n1的介质膜，再加上折射率为n3的覆盖层制成，通常取n1>n2>n3，以便将光波局限在介质膜内传播。条形介质光波导是在折射率为n2的基体中产生一个折射率为n1的长条，取n1>n2，以便将光波局限在长条内传播，这种光波导常用作光的分路器、耦合器、开关等功能器件。光波导的横向尺寸比光的波长大很多时，光的波动性所产生的衍射现象一般可略去不计，可用几何光学定律来处理光在其中的传播问题，如集成光波导和阶跃折射率光纤中，都是利用入射角大于临界角使光在边界上发生全反射，结果光便沿折线路径在其中传播，梯度折射率光纤中，则利用光逐渐往折射率大的方向弯曲的规律，使光线沿曲线路径在其中传播。光波导的横向尺寸与光的波长相差不大时，光的波动性所产生的衍射现象便不能略去，需用光的电磁理论来处理光在其中的传播问题，即由麦克斯韦方程组出发，列出边界条件，求解光波的电场和磁场在光波导内的分布和传播特性，从而解决有关问题，计算表明，对于一种给定形状和折射率的光波导，能在其中传播的光波，其电场和磁场的分布有各种不同形式，把每一种形式叫作一种传输模，简称为模；每种模都存在一个截止频率，如果光波的频率低于这个截止频率，这种模的光就不能在该光波导中传播。光纤的直径越大能传输的模数就越多，能传输多种模的光纤叫作多模光纤；只能传输一种模的光纤叫作单模光纤；多模光纤常用于近距离传输，如内窥镜等；单模光纤则用于远距离通信。