[发明专利]石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201910762017.3 申请日: 2019-08-19
公开(公告)号: CN110441861B 公开(公告)日: 2020-06-02
发明(设计)人: 衣云骥;吕佳文;曹悦;林柏竹;杨悦;孙小强;王菲;张大明 申请(专利权)人: 吉林大学
主分类号: G02B6/138 分类号: G02B6/138;G02B6/13;G02F1/01
代理公司: 长春吉大专利代理有限责任公司 22201 代理人: 刘世纯;王恩远
地址: 130012 吉*** 国省代码: 吉林;22
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摘要: 一种石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关及其制备方法,属于光波导型热光开关制备技术领域。本发明是在二氧化硅衬底上旋涂光敏聚合物芯层材料,采用掩模版对光敏聚合物芯层材料进行光刻得到光波导芯层,然后旋涂石墨烯掺杂的聚合上包层材料、蒸镀金属膜、旋涂光刻胶、对版光刻、显影制备电极图形,最后解理,从而在衬底上制备出石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关。本发明以梯形的包层结构代替平整的包层结构,提高了电极的加热效率。采用掺杂单层石墨烯分散液的聚合物材料代替传统聚合物材料,解决聚合物热导率低导致的功耗大和开关时间长的问题。本发明具有工艺流程简单、制备精度良好等优异效果。
搜索关键词: 石墨 掺杂 梯形 包层 mzi 波导 混合 集成 开关 及其 制备 方法
【主权项】:
1.一种石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关的制备方法,其步骤如下:(1)衬底的选择及清洗;将硅基二氧化硅作为衬底(1),首先将衬底用丙酮溶液清洗以去除衬底表面的有机杂质,然后使用乙醇溶液清洗衬底以去除残留的丙酮溶液,最后使用去离子水反复冲洗衬底,去除衬底表面的乙醇溶液,再吹掉基片表面的去离子水;(2)制备波导芯层;在二氧化硅层表面旋涂光敏性聚合物芯层材料,旋涂的转速为2000~5000r/min,旋涂时间为20~60s;之后在恒温平台上进行前烘,前烘温度为60~90℃,前烘时间为30~60min,前烘后在二氧化硅层表面得到厚度1~100μm的光敏性聚合物芯层薄膜(2);采用与需要制备的MZI型光波导的结构相同或互补的光刻掩模版(3)对芯层薄膜(2)进行紫外曝光,曝光强度为20~200mW/cm2,曝光时间为4~300s,曝光波长为360~370nm;曝光后在恒温平台上进行后烘,后烘温度为60~90℃,后烘时间为30~60min;然后置于显影液中进行显影,湿法刻蚀除掉部分曝光或未曝光的芯层薄膜(2),之后用去离子水冲洗;再对剩下的芯层薄膜(2)进行坚膜,坚膜温度为60~150℃,坚膜时间为30~60min;最后降至室温,从而在衬底(1)上得到截面为矩形的MZI型光波导芯层(4),芯层宽度为3~10μm,高度为2~10μm;(3)旋涂上包层材料;在MZI型光波导芯层(4)上高速旋涂聚合物上包层材料,旋涂的转速为2000~10000r/min,旋涂时间为20~60s,之后在恒温平台上进行固化,固化温度为100~140℃,固化时间为10~120min,固化后形成梯形的厚度h1为0.5~3μm、厚度h2为1~8μm的聚合物上包层(5);其中h1为MZI型光波导芯层(4)的正上方位置处的聚合物上包层(5)的厚度,h2为MZI型光波导芯层(4)的两侧位置处的聚合物上包层(5)的厚度;(4)制备电极;在聚合物上包层(5)上真空蒸镀厚度为20~200nm的铝电极膜(6),再在铝电极膜(6)上旋涂光刻胶,预匀转速为300~600r/min,旋涂时间为4~6s,然后转速为2000~5000r/min,旋涂时间为20~60s;之后放在恒温平台上进行固化,固化温度为60~90℃,固化时间为30~60min,固化后在铝电极膜(6)上得到光刻胶薄膜(7);再采用电极掩模版(8)对光刻胶薄膜(7)进行对版曝光,得到铝电极(9);电极掩模版(8)为三段式结构,由有效加热区、输入和输出区、金属加热电极引脚区三部分组成;其中输入和输出区、金属加热电极引脚区均为二个,金属加热电极引脚区分别记为第一金属加热电极引脚区和第二金属加热电极引脚区;输入和输出区与有效加热区相垂直,输入区、第一金属加热电极引脚区、有效加热区、第二金属加热电极引脚区、输出区依次连接;输入和输出区在有效加热区同侧,有效加热区的长度L1为1~3cm、宽度W1为10~50μm;输入和输出区的长度L2为50~200μm、宽度W2为0.3~1cm;金属加热电极引脚区的长度L3为2000~5000μm、宽度W3为500~1500μm;(5)解理端面;最后垂直于光波导方向进行切割解理,即得到石墨烯掺杂梯形包层的MZI型光波导混合集成热光开关。
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  • 2010-10-29 - 2012-07-18 - G02B6/138
  • 本发明提供一种可重复光学波导互连,其可包括具有相应第一及第二端面(33、34)的第一及第二光学波导。所述第一及第二光学波导中的每一者可包括具有核心折射率(n1)的核心(35、36)及围绕所述核心且具有与所述核心折射率不同的覆层折射率(n2)的覆层(37、38)。所述可重复光学波导互连可进一步包括第一折射率匹配弹性固体层(40),其具有以化学方式结合到所述第一端面(33)的近端面(41)及与所述近端面相对以便可重复地以光学方式耦合到所述第二端面(34)的低粘性远端面(42)。此外,所述第一折射率匹配弹性固体层(40)可具有至少与所述核心(35)的所述折射率匹配的折射率。
  • 光波导路的制造方法-201110411253.4
  • 柴田直树;内藤龙介;水谷道 - 日东电工株式会社
  • 2011-12-12 - 2012-07-11 - G02B6/138
  • 本发明提供一种光波导路的制造方法,其能够在使用成型模具形成上包层的情况下利用CCD摄像机等识别装置容易地识别定位该成型模具时所使用的对准标记。在形成于基板(10)上的下包层(1)的上表面上,利用光刻法突出形成芯(2)和对准标记,使用将该对准标记作为记号进行定位的成型模具形成上包层,其中,在形成上述对准标记时,作为光掩模(20),使用对准标记形成用的开口图案(23)由开口部(23a)和该开口部(23a)周围的、开口率被设定在大于10%且小于80%的范围内的透光量减少区域(23b)构成的光掩模,对准标记的周侧面形成为倾斜面。
  • 紫外纳米压印技术制备有机聚合物光波导放大器的方法-201210003891.7
  • 衣云骥;张大明;王菲;王旗;孙小强;陈长鸣 - 吉林大学
  • 2012-01-09 - 2012-07-11 - G02B6/138
  • 本发明属于聚合物光波导放大器制备技术领域,具体涉及采用紫外纳米压印技术制备有机聚合物柔性光波导放大器的方法。其是在高精度的、带有凸起波导图案的Si或聚合物模板上旋涂聚合物下包层材料,紫外纳米压印固化,再以得到的带有聚合物凹槽的薄膜为衬底,旋涂可溶性配合物材料芯层材料,然后进行真空烘干;再旋涂聚合物上包层材料,紫外固化后得到本发明所述的聚合物波导放大器。本发明的器件及其制作方法不仅容易控制聚合物芯层和包层材料的折射率差,而且容易控制每一层材料的厚度;器件成本低,成品率高,精度高,适合大批量生产。
  • 一种一维光子晶体带阻滤波器的制备装置与制备方法-201110355408.7
  • 张斌;陶卫东;潘雪丰;董建峰;王勇 - 宁波大学
  • 2011-11-10 - 2012-06-27 - G02B6/138
  • 本发明公开了一种一维光子晶体带阻滤波器的制备装置与制备方法,该制备装置包括激光光源、光扩束单元、第一反射镜和第二反射镜,第一反射镜与水平面之间的夹角为44~46°,第二反射镜上置放有待处理的红敏光致聚合物全息干版,激光光源发出的入射光经光扩束单元后形成平行的扩束光,扩束光经第一反射镜反射后垂直入射到全息干版上,透过的扩束光垂直入射到第二反射镜上,第二反射镜反射的平行反射光与直接入射的扩束光在全息干版的内部形成相向的两束相干光,对全息干版进行曝光,该制备装置光路简单、成本低,且由于仅采用了单束光垂直入射到红敏光致聚合物全息干版上,再利用第二反射镜,使全息干版的内部形成上下两束相干光,因此操作非常方便。
  • 使用半导体工艺制作光纤阵列的关键方法-201110427211.X
  • 王海东 - 深圳市易飞扬通信技术有限公司
  • 2011-12-19 - 2012-06-27 - G02B6/138
  • 一种使用半导体工艺制作光纤阵列的关键方法,包括以下步骤:在基板上镀保护层;在保护层上涂布光刻胶;对光刻胶进行曝光;显影除去光刻胶中透光部分;除去保护层中不被光刻胶覆盖的部分;采用干法刻蚀工艺在基板上刻蚀U形槽;除去基板上残留的保护层,得到光纤阵列定位基板;在光纤阵列定位基板上排布光纤组成光纤带,封装得到光纤阵列。采用干法刻蚀工艺能够刻蚀出高精度的U形槽,利用U形槽定位光纤,提高了光纤的定位精度,大大减少了位移平均误差,制作的光纤阵列的精度达0.1微米,从而减小了光信号的损耗,提高了光信号的均匀性。
  • 光波导路的制法-201110303868.5
  • 平山智之 - 日东电工株式会社
  • 2011-09-30 - 2012-05-16 - G02B6/138
  • 本发明提供减少了传播损失且提高了对准标记的可视性、生产率优异的光波导路的制法。在金属制基板(10)的表面形成下包层(1)、芯部(2)、对准标记(1a)。另一方面,准备形成有凹部(21)和与上述对准标记(1a)相对应的对准标记(22)的成形模具(M)。接下来,在以上述相对应的一对对准标记(1a、22)为基准将金属制基板(10)和成形模具(M)对位时,从成形模具(M)侧照射光并利用该照射光进行对位。然后,以覆盖上述芯部的状态形成上包层(3)。上述对准标记(1a)利用含有下述的(A)以及(B)的光固化性组合物形成。(A)是具有(甲基)丙烯酸酯基的聚合性化合物。(B)是光自由基聚合引发剂。
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