光波导管制造技术

＊＊＊ 一种光波导管，包括由一种聚合物形成的核心层，和与该核心层邻近的外包层，该外包层是由这样一种聚合物形成的，这种聚合物的折射率小于核心层的聚合物的折射率，其中用于核心和外包层的聚合物选自具有式（１）的共聚物，ｎ是数值范围为０．０５≤ｎ＜１的摩尔比率。因而，通过在形成光波导管中使用容易控制折射率的聚酰亚胺，光波导管的核心和外包层之间的折射率差异与使用硅的情况相比可被进一步提高。结果可制造用于光通信的亚小型钝态装置。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光波导管，具体地说，本专利技术涉及一种由可变折射率聚酰亚胺形成的光波导管，以在核芯和外包层之间产生大的折射率差异。最近，使用半导体或微机械系统(MEMS)制造技术制造光波导装置的方法已众所周知。现已引入了在平面基底上形成光波导装置的平面光波导技术。而且，越来越多的研究集中在光波导装置的进一步集成化上。在制造普通的光波导装置的方法中，在一个基底上顺序形成一个下外包层和一个核心层。然后，将一种光刻胶沉积在核心层上，并通过曝光和显影步骤形成光刻胶图形。使用作为腐蚀掩膜的光刻胶图形将核心层蚀刻成一种预确定的图形，并在其上形成一个上外包层，得到示于附图说明图1的完整的光波导装置。图1中，标记100表示平面基底，标记110表示外包层，标记120表示核心层。对于每一个外包层和核心层，外包层和核心层是使用具有不同折射率的硅石或聚合物通过旋转涂布形成的。在使用硅石作为核芯和外包层的材料的情况下，折射率的差异可升高至0.75％。但是，硅石的使用不能降低光波导管的大小，因而，是造成难以生产用于光通信的亚小型钝态装置(subminiature passive device)。也就是说，在使用聚合物例如聚酰亚胺作为核心层和外包层的材料的情况下，聚酰亚胺分子内的氟或氯含量被调整，从而允许进一步扩展核芯和外包层之间折射率的差异，并可制造出较大的光波导管，降低光吸收损失。但是，已知的聚酰亚胺在改变核芯和外包层之间折射率差异中的使用效果并不理想。为了克服上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种由可容易控制折射率的聚酰亚胺形成的光波导管，从而对核芯和外包层之间的折射率提供大的差异。本专利技术的目的由下述一种光波导管达到，这种光波导管包括一种由聚合物形成的核心层，和一种与该核心层邻近的外包层，该外包层是由这样一种聚合物形成的，这种聚合物的折射率小于核心层的聚合物的折射率，其中用于核心层和外包层的聚合物选自具有式(1)的共聚物， 其中X为 或者 Y为 或者 n是数值范围为0.05≤n＜1的摩尔比率。附图简要说明通过参照附图对优选实施方案的描述，本专利技术的上述目的和优点将显而易见。图1是普通的光波导管的构型的示意图。本专利技术的特征在于，使用具有上述式(1)的共聚物，光波导管中核心层和外包层之间的折射率差异可被控制在0.25至2.0％的范围内，因而，光波导管的大小可按照特定应用的需要进行变化。由于可对光波导管的大小进行控制，光波导模式的类型和模式场直径(mode field diameter)可发生变化。如果核芯和外包层之间的折射率的差异较大，可制造更小的光波导管。优选核心层和外包层之间的折射率差异是在0.25至2.0％的范围内。如果折射率差异不在上述的范围内，则难以将光能限制在波导管内，并且发生光波导装置和光纤之间模式不匹配的问题。优选按照本专利技术的上述式(1)的聚合物包括具有式(2)，(3)和(4)的聚酰亚胺。 在式(2)，(3)和(4)中，n是数值范围为0.05≤n＜1的摩尔比率。具有上述式(2)的聚酰亚胺是从酸酐(A)和(B)和二胺(E)制备的。酸酐(A)和(B)的摩尔比率越高，具有式(2)的聚酰亚胺的折射率越高。优选酸酐(A)和(B)的摩尔比率为0.05∶1至1∶1。如果酸酐(A)和(B)的摩尔比率不在上述范围内，在横电(TE)和横磁(M)模式下会发生双折射差异的问题。具有式(3)的聚酰亚胺是从酸酐(A)和(C)和二胺(D)和(E)制备的，具有式(4)的聚酰亚胺是从酸酐(A)和(C)和二胺(E)制备的。与具有式(2)的聚酰亚胺相似，优选式(3)和(4)的聚酰亚胺中酸酐(A)和(C)的摩尔比率为0.05∶1至1∶1。并且对于式(4)的聚酰亚胺，优选二胺(D)和(E)的摩尔比率为1∶0.05至1∶1。如果二胺(D)和(E)的摩尔比率不在上述范围内，会出现不期望的双折射特性。 如上文所述，光波导管中核芯和外包层的折射率的差异通过使用具有式(2)，(3)和(4)的聚酰亚胺可被控制在0.25至2.0％的范围内，从而允许对光波导管的尺寸进行调节，并且可对模式类型和模式场直径(mode field diameter)进行变化。具体地说，如果折射率差异大于或等于1.2％，可制造一种亚小型的光波导管。折射率差异接近0.3％可制造一种在光纤中具有较小组合损失的光波导装置。下文通过实施例对本专利技术进行详细描述。这些实施例只是为了说明的目的，不是为了限定本专利技术。合成实施例1将酸酐(A)和二胺(E)以1∶1摩尔比率的混合物以基于固体30％的量溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，并在氮气氛中搅拌合成聚酰胺酸。将得到的聚酰胺酸旋转涂布在硅基底上，并在一个热板上分别在100℃加热30分钟，在200℃加热1小时，在350℃加热1小时，得到聚酰亚胺膜。合成实施例2重复合成实施例1的步骤，只是使用酸酐(B)而不是酸酐(A)，得到聚酰亚胺膜。合成实施例3重复合成实施例1的步骤，只是使用酸酐(C)而不是酸酐(A)，得到聚酰亚胺膜。合成实施例4将酸酐(A)和酸酐(B)的摩尔比率变化成0.05∶1，0.1∶1，0.5∶1和1∶1，并将总的酸酐和二胺(E)的摩尔比率控制在1∶1。将混合物以基于固体30％的量溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，并在氮气氛中搅拌24小时，得到聚酰胺酸。将得到的聚酰胺酸旋转涂布在硅基底上，并在一个热板上分别在100℃加热30分钟，在200℃加热1小时，在350℃加热1小时，得到聚酰亚胺膜。合成实施例5将酸酐(A)和酸酐(C)的摩尔比率变化成0.05∶1，0.1∶1，0.5∶1和1∶1，并将总的酸酐和二胺(E)的摩尔比率控制在1∶1。将混合物以基于固体30％的量溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，并在氮气氛中搅拌24小时，得到聚酰胺酸。将得到的聚酰胺酸旋转涂布在硅基底上，并在一个热板上分别在100℃加热30分钟，在200℃加热1小时，在350℃加热1小时，得到聚酰亚胺膜。合成实施例6将酸酐(A)和酸酐(C)的摩尔比率变化成0.05∶1，0.1∶1，0.5∶1和1∶1，将二胺(D)和二胺(E)的摩尔比率变化成1∶0.1，1∶0.5，1∶1和0.5∶1，并将总的酸酐和二胺(E)的摩尔比率控制在1∶1。将混合物以基于固体30％的量溶解在N，N-二甲基乙酰胺中，并在氮气氛中搅拌24小时，得到聚酰胺酸。将得到的聚酰胺酸旋转涂布在硅基底上，并在一个热板上分别在100℃加热30分钟，在200℃加热1小时，在350℃加热1小时，得到聚酰亚胺膜。用合成实施例1至6中得到的聚酰亚胺膜形成核芯和外包层，并加工成光波导管。对于光波导管，光纤中的组合损失被降低。例如，当核芯和外包层之间的折射率差异为0.3％时，光纤中的组合损失接近0dB/facet。当核芯和外包层之间的折射率差异为0.5％时，光纤中的组合损失接近0.3dB/facet。如上文所述，通过在形成光波导管中使用容易控制折射率的聚酰亚胺，光波导管的核心和外包层之间的折射率差异与使用硅的情况相比可被进一步提高。结果可制造用于光通信的亚小型钝态装置。虽然参照优选的实施方案已对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员可以理解，可对其进行各种形式的变化而不脱离权利要求限定的本专利技术的范围和精神。权利要求1.一种光波导管，包括由一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光波导管，包括由一种聚合物形成的核心层，和与该核心层邻近的外包层，该外包层是由这样一种聚合物形成的，这种聚合物的折射率小于核心层的聚合物的折射率，其中用于核心和外包层的聚合物选自具有式（１）的共聚物，＊＊＊ （１）其中Ｘ为＊ ＊＊或者＊＊＊Ｙ为＊＊＊或者＊＊＊ｎ是数值范围为０．０５≤ｎ＜１的摩尔比率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金定姬，韩官秀，张祐赫，徐东鹤，李泰衡，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]