光波导装置,制造该装置的元件和制造该装置及元件的方法制造方法及图纸

本发明专利技术的光波导装置是一种用于连接光纤和用于综合光学系统的光波导装置，本发明专利技术还包括一种用于制造该装置及中介元件的干式的制造方法。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
该装置涉及光波导装置，制造该装置的元件和制造该装置及元件的方法。该装置用于连接光纤，光学组件和模件并用于综合光学系统。在光通信系统中，由象激光器或发光二极管一样的光源所产生的光载波来传输信息。由于光通讯系统比常规通讯系统有诸多优点比如能极大地增加信道的数量和除了使用昂贵的铜缆外还可使用其它材料来传输信息，因此使光通讯系统在目前具有极大的吸引力。把光波从一点传导或引导到另一点称为传光波导。光波导的工作原理是当一种光透明介质被另一种具有更低折射率的介质围绕或交界时，沿内层介质轴向引入的光在内，外层介质的交界面上产生全反射，从而产生传导效应。这样的波导装置最常用的材料是玻璃，该玻璃附着在特定尺寸的光纤上。随着光路的不断发展，必需具备这样的装置，即从一个波导纤维到另一个波导时能进行光波的耦合、分离、开关及调制。把一些光纤与另外所截断的光纤相连结。这些设备只有两个终极点，都在光纤的两端。采用这种方法便专利技术了光固薄膜，它有一个光导，如美国专利号3，809，732。然而上述公开了的薄膜很不易与光纤耦合和联接，而且由于该薄膜的表面不均匀，在外界条件下很难保护被裸露的表面。制作光耦合装置的另一种方法是使用标准的光面版和散射技术。通过前述的工艺方法，使用面版印刷术来确定一种光阻层模式，它附着在一指定的基板上。然后用一种腐蚀剂将所确定的光阻模式腐蚀到基板的内部。接下来通过真空处理，在所腐蚀的区域上设置一层金属，用合适的溶剂移去该光阻模式，该光阻模式带有意想不到的金属附属物。然后将该结构加热，这时附着在已被腐蚀的区域内的金属渗入到基板内部，从而形成一个波导层，请参照美国专利号4，609，252。另外，在这种处理过程中还涉及了许多步骤。所附着的金属的厚度也有一个限度。首先，因为真空吸附是一个相对缓慢的过程，要吸附一定厚度的金属层需花费大量时间。其次，当吸附的金属越来越多时，就会产生新的吸附中心，会导致吸附的不均匀。要想形成多路光导，需用一种粘合剂，(该粘合剂具有与所联接的光纤相近的折射率)，将两个或多个光纤联接到公共的光路出口上。光纤的直径很细，必须极小心处理，依其长度捆在一起，并在内部放上一支撑支架。由这些单独的光纤和光学仪器设备构成的印刷电路板的加工是一项劳动强度大，造价昂贵，速度缓慢且令人生厌的工作，而且不能马上采用自动加工技术。制作这种耦合器所使用的另一种方法是将光纤熔断或熔化在一起，从而使从一根光纤来的光线能够通过与之相联结的其它的光纤。可是在这种熔化过程中，其熔化强度，精确的几何形状及最终结构的再生率都很难控制。一种有特殊优点的装置是Y型耦合器，它与单独的一个或分开的两个装置耦合在一起。制作“Y”型仪器是在液体中将液体的光敏层用紫外线通过一层屏蔽膜感光。然后用一种溶解剂将其表面未聚合的部分清除掉，详见美国专利号4，609，252，该仪器的波导(就象上面所提到的那些)会受环境的影响或不是即刻与光纤耦合，而且由于加工过程是湿法操作，使其表面具有一定程度的污渍，同时还附着有残余的溶剂。另一种“Y”型耦合器在美国专利号4，666，236中公布，它还公布了一种“一路输入，三路输出”的装置。这些仪器也是在湿法过程中将一种液体光聚薄膜通过光线感光产生波导而制成的。将不可感光的液体薄膜干燥，形成干膜。该薄膜进而覆盖一薄层，比如聚丙烯树脂，以防止吸附灰尘和生锈，同理该过程也采用湿法操作，因此其本身就带有污渍。按前述工艺过程制作的耦合器的缺点在于浪费电能和光能，特别是当光所通过的装置具有突然弯曲的分支入射时，由于在其分支截面上的光散射使光强明显减弱。Tsutsumietal.，(.LightwaveTechnol，LT-6，Pages590～600，1988)已经证明一个Y型耦合器的传输能量在分支角度增大1°时会产生很快的衰减。美国专利号3，809，686表明了在一单独的光聚薄膜中通过将薄膜内部的光线聚焦或使薄膜运动可产生波导。有时其波导表现为波导间光线的易消失的耦合。它进一步说明，由光耦合器所形成的全息衍射光栅及其用处。然而，在薄膜内部很难将光线聚焦以形成一具有清晰可见的边界的均匀波导。本专利技术的一个目的是要提供一个制造光波导体的改进方案，这种光导体可用于光学元件和模式之间的相互联接，它由许多分件和终端来构成。本专利技术还要提供一种改进了的光学波导装置、制造该装置的元件及制造该装置和元件的方法。本专利技术还要提供一个光学波导装置，它至少包括一个高效能的衍射偏振空间光栅。本专利技术的第四个目的是要提供一个低能耗、低光耗的分离器及反向分离器。本专利技术的目标是要提供一个新的、改进了的光学波导结构，该结构具有预定的几何形状。同时还提供制造该结构的工艺过程。这些结构具有以前所述工艺过程的大部分优点，同时减少了前述工艺过程的明显缺点。为了完成这个目标，本专利技术采用一种制造光学波导装置的干式方法，该装置在其分层和坚硬的矩阵结构中至少具有一暗波导通道。其步骤如下①至少在有第一，第二表面的干式的可光固薄膜的第一区域感光，该第二表面由一牢固的可移动的粘附剂粘剂在第一表面上，而第一表面在薄膜上至少聚合了一种单基物，同时在此区域内其折射率可以改变以形成至少一个第一光学波导。②首先将干的可光固的薄层的第一表面分成薄膜的第二表面，此第二表面由牢固的可移动的粘合剂粘附在第一薄层的第二表面上。③从薄膜第一表面将支撑体移开。④将第二次干的可光固的薄层的第一表面分成薄膜的第一表面，该面由一牢固的可移动的粘合剂粘附在第二薄层的第二表面上。⑤使薄层硬化，同时薄膜形成一坚硬的矩阵，明显地改变了薄层和薄膜的折射率，而且至少产生一暗波导。本专利技术也可直接用于光学波导元件及由该元件构成的光学波导装置。这是因为可使用本专利技术的每一步来产生元件直到最终形成光学波导装置。其光学波导元件包括具有第一和第二表面的薄膜，对具有第一光固区域的传输光薄膜作为光学波导，及其它实质上可采用干光固化的区域和一个牢固的，可移动的粘合在第一表面上的支撑物。另一种光学波导元件包括具有第一和第二区域的薄膜，第一区域作为光学波导适当地传输光，还包括一个牢固的，可移动的粘合在第一表面上的支撑物。本专利技术还包括用于综合光学系统的光学波导装置，该系统的组成为一个具有第一和第二表面的光固薄膜，一个具有第一区域和余下区域的薄膜，第一区域作为光学波导适当地传输光;还包括一个具有第一和第二表面的光固薄层，在薄膜上第一层第一表面分开，第一表面遮盖波导的第一边;还包括一个具有第一和第二表面的第二光固薄层，第二层与第一表面分开，第二表面遮盖住波导的第二边。本专利技术可直接用于引导光波的光学波导，该波导至少具有一双向的折射率。下列详细论述可使专利技术更易理解，每一叙述都配以图示，此图示构成了该专利技术的每部分。附图说明图1是一可光固的薄膜可移动地粘附于一个支撑面的视图。图2a是为形成一光学波导元件的第一个具体过程的结构说明，该波导元件由在支撑物上的薄膜内的波导所形成。图2b是制作一光学波导元件的第二个具体过程的结构说明，该波导元件由在支撑物上的薄膜内的波导形成。图2c是形成一个光学波导元件的第三个实例的图解说明，该波导元件由在支撑物上的薄膜内的波导形成。图3描述了用光照射薄膜的一个任选步骤，该薄膜具有一波导，该步骤形成了一个元件。图4表明一分层元件，它本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光波导装置的方法，所制造的光波导装置在叠层和强固结构中至少有一个暗波道波导，本方法包括下列步骤：至少让干光固膜的第一区域曝光，该光固膜具有第一和第二表面，第一表面上粘附有可移去的基底，在膜中至少聚合一个单体并改变曝光区域的折射率 以形成至少一个第一光波导；将第一干光固层的第一表面叠压到膜的第二表面上，第一层光固层的第二表面粘附有一可移去的基底；从膜的第一表面移去基底；将第二干光固层的第一表面叠到膜的第一表面，这第二层的第二表面粘附有一可移去的基底；并且强 固这些层和膜形成一强固的结构，实质上固定了这些层和膜的折射率，并形成至少一个暗波导。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯李布夫，约瑟夫埃米迪奥马尔凯伊加诺，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]