[其他]集成光学功能元件以及光学集成电路

说明书

本实用新型涉及一种集成的光学功能元件以及光学集成电路，其中，该集成光学功能元件包括衬底(2)，其上设置有具有第一折射率(n1)的聚合物层(3)，其中至少一个具有第二折射率(n2)的聚合物光波导(4)被嵌入到所述聚合物层(3)中，使得聚合物光波导(4)与衬底(2)直接或间接接触，第二折射率(n2)大于第一折射率(n1)，并且衬底的材料在‑10℃至40℃的温度范围内具有小于0.05x10E‑6/K的热膨胀系数。

技术领域

本实用新型涉及集成光学功能元件以及具有这种集成光学功能元件的光学集成电路。

背景技术

集成光学功能元件，例如平面光波导形式的集成光学功能元件，可以借助于聚合物材料来实现。相应的聚合物波导通常包括布置在硅衬底上的所谓的下包层和布置在下包层上面或上方的所谓的芯层。芯层内的波导结构通常通过光刻法形成，因此，在使用负性抗蚀剂的情况下，可以直接进行激光写入。最后，以这种方式形成的一个或多个波导设置有所谓的外包层。

在相敏波导的情况下，聚合物材料惯有的高热膨胀系数和大的热光学系数导致无法忍受的相移，这必须通过例如复杂的有源温度控制装置来克服，因此相应的集成光学功能元件既复杂又昂贵。

DE 603 07 148 T2描述了一种用于光波导的耦合器电路，该耦合器电路应基本上不受环境温度变化的影响。这是通过结合以下材料、材料参数和几何形状来实现的：石英、硅或聚酰胺树脂组成的衬底；由具有特定折射率的聚合物制成的光波导，其具有矩形横截面，其边长为6至8μm，上和下包层由具有特定折射率的不同聚合材料制成；两个耦合器的平行部分的特定长度，两个耦合器中的平行波导的特定空隙；和两个光波导的特定光程差。

为了达到根据DE 603 07 148 T2的耦合器电路的光学特性的期望的温度独立性，需要具有在窄范围内观察到的大量参数的确定结构。

US 2002/0150368 A1描述了一种聚合物波导，其光学特性在温度变化的情况下仅具有不明显的变化。根据US 2002/0150368 A1的示例性实施例，在由硅制成的衬底上布置由硅化合物制成的下包层，随后是由硅烷化合物和硅化合物制成的聚合物芯层。由与芯层相同的材料制成但具有不同折射率的侧包层与芯层横向相邻布置，并且由与下包层相同的聚合物材料组成的外包层设置在芯层和侧包层上方。在外包层上的是吸收紫外线的顶层。

为了达到根据US 2002/0150368 A1的聚合物波导的光学特性的所需的低温依赖性，需要复杂的结构和相应昂贵的制造工艺。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是提供一种光学聚合物波导，其具有尽可能简单的结构，并且可以容易且无复杂地制造。

通过本申请的集成光学功能元件来解决该任务。

在根据本实用新型的集成光学功能元件的情况下，具有第一折射率n1的聚合物层布置在衬底上，随后至少一个聚合物光波导或由具有第二折射率n2的聚合物材料制成的光波导嵌入聚合物层中，使得聚合物光波导嵌入与衬底直接或间接接触。在直接接触的情况下，在衬底和聚合物层之间没有布置另外的层，而在衬底和聚合物层之间的间接接触的情况下，布置了至少一个另外的层。

关于用于引导光通过聚合物波导的所使用的波长，第二折射率 n2大于第一折射率n1，并且衬底的材料在从-10摄氏度到40摄氏度的温度范围内具有小于0.05x10E-6/K的热膨胀系数。

通过这种相对简单设计或易于实现的结构，同时使用特定的衬底材料，可以实现具有聚合材料作为光学功能载体的集成光学功能元件，其中仅导致对其光学性能有极小的或可忽略不计影响的温度变化。

为清楚起见，应注意，当说明折射率值或比较信息或折射率的大小比时，这些值始终与要引导通过聚合物波导的光的相应波长有关。