具有层叠结构的光波导制品及其形成方法技术

一种光波导制品，其包括由具有折射率n基的第一玻璃组合物形成的基层以及熔合到该基层并由具有折射率n表面的第二玻璃组合物形成的表面层。波导设置在表面层内。n基和n表面满足等式|n表面–n基|≥0.001。形成光波导制品的方法包括在玻璃层叠结构的表面层中形成波导，该玻璃层叠结构包括熔合到表面层的基层。基层由具有折射率n基的第一玻璃组合物形成。表面层由具有折射率n表面的第二玻璃组合物形成。n基和n表面满足等式|n表面–n基|≥0.001。

Optical waveguide products with cascade structure and their forming methods

An optical waveguide product includes a base layer formed by a first glass composition having a refractive index N base and a surface layer formed by a second glass composition fusing to the base layer and having a refractive index n surface. The waveguide is arranged in the surface layer. N-base and N-surface satisfy the equation | N-surface | n-base | (> 0.001). The method of forming an optical waveguide product includes forming a waveguide in a surface layer of a glass laminated structure, which includes a base layer fused to the surface layer. The base is formed by a first glass composition having a refractive index n group. The surface layer is formed by a second glass composition having a refractive index n surface. N-base and N-surface satisfy the equation | N-surface | n-base | (> 0.001).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有层叠结构的光波导制品及其形成方法背景本申请要求2016年7月15日提交的美国临时申请第62/362870号的优先权的权益，该申请的内容通过引用整体结合于此。1.领域本公开涉及光波导，并且更具体地涉及具有层叠结构的表面光波导。2.技术背景光波导可以被配置为由低折射率材料围绕的高折射率材料。引入波导中的光将在高折射率材料内传播。可以通过从可离子交换的玻璃基板开始，掩蔽基板的表面，使得波导的预期路径暴露，并使经掩蔽的基板经受离子交换处理以增加暴露区域的折射率，从而沿预期路径形成高折射率材料，来制造光波导。
技术实现思路
本文公开了具有层叠结构的光波导制品及其形成方法。本文公开了一种光波导制品，其包括由具有折射率n基的第一玻璃组合物形成的基层以及熔合到该基层并由具有折射率n表面的第二玻璃组合物形成的表面层。波导设置在表面层内。n基和n表面满足等式n表面–n基≥0.001。本文还公开了一种光波导制品，其包括层叠玻璃片，该层叠玻璃片包括基层以及与基层熔合的表面层。基层由具有折射率n基的第一玻璃组合物形成。表面层由具有折射率n表面的第二玻璃组合物形成。n基和n表面满足等式|n表面–n基|≥0.001。波导设置在表面层内。本文还公开了一种用于形成光波导制品的方法。该方法包括在玻璃层叠结构的表面层中形成波导，该玻璃层叠结构包括熔合到表面层的基层。基层由具有折射率n基的第一玻璃组合物形成。表面层由具有折射率n表面的第二玻璃组合物形成。n基和n表面满足等式|n表面–n基|≥0.001。应理解的是，前述概括描述和以下详细描述都仅是示例性的，并且旨在为理解所要求保护的主题的本质和特征提供概述或框架。各个附图被包括以提供进一步理解，各个附图被收入并构成本说明书的一部分。附图图示一个或多个实施例，并与说明书一起用来解释各实施例的原理和操作。附图简述图1是包括玻璃层叠结构的光波导制品的一个示例性实施例的横截面示意图。图2是在图1所示的玻璃层叠结构的表面层中形成波导之前的横截面示意图。图3是可用于形成玻璃层叠结构的溢流分配器的一个示例性实施例的横截面示意图。图4是图2的玻璃层叠结构的横截面示意图，其中，掩模应用于表面层的外表面。图5是在选择性地对图4的玻璃层叠结构的表面层的外表面的未被覆盖部分进行离子交换处理以形成表面层的低折射率区域之后的横截面示意图。图6是在从图5的玻璃层叠结构的表面层的外表面去除掩模并使表面层的外表面经受第二离子交换处理之后的横截面示意图。图7是在从图5的玻璃层叠结构的表面层的外表面去除掩模并将低折射率涂层施加到表面层的外表面之后的横截面示意图。图8是在图2的玻璃层叠结构的表面层的外表面上施加掩模，并且在选择性地使表面层的外表面的未被覆盖部分经受离子交换处理以形成表面层的低折射率区域之后的横截面示意图。图9是在从图5的玻璃层叠结构的表面层的外表面去除掩模并在表面层的低折射率区域中形成腔之后的横截面示意图。图10是在玻璃层叠结构的表面层中形成波导之前的横截面示意图，其中掩模应用于表面层的外表面。图11是在选择性地对图10的玻璃层叠结构的表面层的外表面的未被覆盖部分进行离子交换处理以形成表面层的高折射率区域之后的横截面示意图。具体实施方式现将详细参考在附图中图示出的示例性实施例。在可能时，将在所有附图中使用相同的附图标号来指示相同或类似的部件。附图中的组件并不必须是按比例的，而是将重点放在展示示例性实施例的原理上。如本文所用，术语“离子交换扩散率”是指离子交换过程中涉及的离子的互扩散或相互扩散系数。菲克第二定律可以描述离子的互扩散或相互扩散，其在一个维度上由以下等式定义：其中x是玻璃厚度方向上的坐标，c是离子(诸如例如Na+)的浓度，J是浓度通量，D是有效相互扩散率，该有效相互扩散率定义在J.Crank的“扩散数学(THEMATHEMATICSOFDIFFUSION)”，第2版，牛津科学出版社(2001年)中。如本文所用，术语“光敏玻璃”是指可以响应于暴露于辐射而经历转变的玻璃，诸如玻璃的至少一部分被转变成玻璃-陶瓷。光敏玻璃的示例包括但不限于光反应玻璃和光折变玻璃。该转变可以例如通过蛋白石化、通过折射率的变化、或通过电磁辐射的吸收谱的变化(例如，颜色的变化)来表现。在一些实施例中，辐射包括紫外(UV)辐射。在一些实施例中，暴露于辐射之后进行显影处理(例如，热处理)以帮助实现玻璃的转变。在一些实施例中，将光敏玻璃暴露于辐射，然后进行显影处理，引起光敏玻璃的暴露部分的蛋白石化。术语“光敏玻璃”可用于指未转变状态(即，在暴露于辐射和/或显影处理之前)或已转变状态(即，暴露于辐射和/或显影处理之后)的材料。如本文所用，术语“平均热膨胀系数”或平均“CTE”是指给定材料或层在0℃和300℃之间的平均线性热膨胀系数。除非另有说明，否则本文所用的术语“热膨胀系数”或“CTE”是指平均热膨胀系数。CTE可以例如使用ASTME228“(用推杆式膨胀计测量固体材料的线性热膨胀的标准试验方法)StandardTestMethodforLinearThermalExpansionofSolidMaterialsWithaPush-RodDilatometer”或ISO7991：1987“玻璃-平均线性热膨胀系数的确定(Glass--Determinationofcoefficientofmeanlinearthermalexpansion)中描述的过程来确定。”在本文所描述的各种实施例中，玻璃层叠结构包括在玻璃层叠结构内的给定深度处的压缩应力或拉伸应力。可以使用任何合适的技术来确定压缩应力和/或拉伸应力值，包括例如基于双折射的测量技术、折射近场(RNF)技术或(例如，使用偏振计的)光弹性测量技术。用于应力测量的示例性标准包括例如ASTMC1422/C1422M-10“化学强化平板玻璃的标准规范(StandardSpecificationforChemicallyStrengthenedFlatGlass)”和ASTMF218“用于分析玻璃中的应力的标准方法(StandardMethodforAnalyzingStressinGlass)。”在各种实施例中，光波导制品包括玻璃层叠结构，该玻璃层叠结构包括基层和与基层相邻的至少一个表面层。基层和表面层中的每一个是玻璃层，其独立地包括玻璃材料、陶瓷材料、玻璃陶瓷材料、或其组合。基层具有基础折射率n基，并且表面层具有表面折射率n表面。基础折射率n基和表面折射率n表面是指在如本文所描述的任何离子交换处理之前各层的折射率。例如，基层由具有基础折射率n基的第一玻璃组合物形成，并且表面层由具有不同于n基的表面折射率n表面的第二玻璃组合物形成。例如，n基和n表面相差至少约0.001。在一些实施例中，n基小于n表面。在其他实施例中，n基大于n表面。光波导制品包括设置在玻璃层叠结构的表面层内的至少一个波导。波导包括相对高折射率的区域，其至少部分地被相对低折射率的一个或多个区域围绕。例如，波导包括在表面层的相对低折射率基质内延伸的相对高折射率的通道。在一些实施例中，表面层的一部分的折射率被降低以形成波导(例如，以形成相对低折射率的基质)。在其他实施例中，表面层的一部分的折射率被增加以形成波导(例如，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光波导制品，包括：基层，该基层由具有折射率n基的第一玻璃组合物形成；表面层，该表面层熔合到所述基层并由具有折射率n表面的第二玻璃组合物形成；以及波导，该波导设置在所述表面层内；其中n基和n表面满足等式|n表面–n基|≥0.001。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.15 US 62/362,8701.一种光波导制品，包括：基层，该基层由具有折射率n基的第一玻璃组合物形成；表面层，该表面层熔合到所述基层并由具有折射率n表面的第二玻璃组合物形成；以及波导，该波导设置在所述表面层内；其中n基和n表面满足等式|n表面–n基|≥0.001。2.如权利要求1所述的光波导制品，其特征在于，所述波导包括至少部分地被低折射率区域围绕的高折射率区域。3.如权利要求2所述的光波导制品，其特征在于：所述高折射率区域包括折射率n高；所述低折射率区域包括折射率n低；并且n高和n低满足等式n高–n低≥0.001。4.如权利要求3所述的光波导制品，其特征在于，n高基本上等于n表面。5.如权利要求3所述的光波导制品，其特征在于，n低基本上等于n表面。6.如权利要求2至5中任一项所述的光波导制品，其特征在于，所述低折射率区域包括所述表面层的经离子交换的区域。7.如权利要求2至5中任一项所述的光波导制品，其特征在于，所述高折射率区域包括所述表面层的经离子交换的区域。8.如权利要求1至7中任一项所述的光波导制品，其特征在于，所述第一玻璃组合物包括基础离子交换扩散率D基，并且所述第二玻璃组合物包括大于D基的表面离子交换扩散率D表面。9.如权利要求8所述的光波导制品，其特征在于，D基和D表面中的每一个包括相对于折射率增加离子和折射率降低离子的离子交换扩散率。10.如权利要求9所述的光波导制品，其特征在于，所述折射率增加离子包括K+或Ag+中的至少一种。11.如权利要求9所述的光波导制品，其特征在于，所述折射率降低离子包括Na+。12.如权利要求1至11中任一项所述的光波导制品，其特征在于，所述基层的所述第一玻璃组合物包括基础热膨胀系数CTE基，所述表面层的所述第二玻璃组合物包括小于CTE基的表面热膨胀系数CTE表面，使得所述表面层处于压缩应力下。13.如权利要求1至11中任一项所述的光波导制品，还包括第二表面层，该第二表面层熔合到所述基层并由所述第二玻璃组合物或第三玻璃组合物形成，所述基层设置在所述表面层和所述第二表面层之间。14.如权利要求13所述的光波导制品，其特征在于，所述表面层的所述第二玻璃组合物和所述第二表面层的所述第二玻璃组...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·A·巴加瓦图拉，N·文卡塔拉曼，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US