一种有机无机混合集成的聚合物温度传感器及其制备方法技术

一种有机无机混合集成的聚合物温度传感器及其制备方法，属于聚合物光波导温度传感器技术领域。由硅衬底、在硅衬底上制备的二氧化硅下包层、在二氧化硅下包层上制备的掺锗的二氧化硅芯层波导、在二氧化硅下包层上制备的掺硼和磷的二氧化硅上包层、在掺硼和磷的二氧化硅上包层上制备的聚合物芯层波导、在掺硼和磷的二氧化硅上包层上及聚合物芯层波导上制备的聚合物包层组成。当温度发生变化时，二氧化硅的热光系数为正，聚合物的热光系数为负，二氧化硅芯层的折射率会增大，聚合物芯层的折射率会减小，折射率的改变会使得原本的相位差进一步发生变化，使得谐振峰的位置发生变化。通过计算谐振峰的波长偏移，来表征温度变化，实现了温度传感的功能。现了温度传感的功能。现了温度传感的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种有机无机混合集成的聚合物温度传感器及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚合物光波导温度传感器
，具体涉及用于有机/无机混合集成的非对称马赫
‑
泽德尔干涉仪(Asymmetric Mach
‑
Zehnder Interferometer,AMZI)结构的聚合物温度传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]温度测量在工业制造、医用器材、生命科学、军工业乃至我们的日常生活等各个领域中都扮演者重要的角色。目前，温度传感器朝着高可靠性、更加安全、更高精度，总线标准化，以及更多功能的方向快速发展。其中，光学温度传感器由于具有着高灵敏度、抗电磁干扰、检测带宽大的优点，近些年被国内外学者广泛研究并且开发成为商用产品。相比于光纤传感器，平板光波导传感器有着与互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工艺兼容的特点，因此易于实现大规模、低成本的制造，并且可以在单片上集成多个温度传感器，实现分布式温度传感。当前，二氧化硅基平板光波导器件(Plan本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机无机混合集成的聚合物温度传感器，其特征在于：从下至上由以下6部分组成：1)硅衬底(11)；2)在硅衬底(11)上制备的二氧化硅下包层(121)；3)在二氧化硅下包层(121)上制备的掺锗的二氧化硅芯层波导，沿光的传播方向，二氧化硅芯层波导由彼此分立的掺锗的二氧化硅输入波导单元(131)、掺锗的二氧化硅调制臂(132)和掺锗的二氧化硅输出波导单元(133)组成；4)在二氧化硅下包层(121)上制备的掺硼和磷的二氧化硅上包层(122)；5)在掺硼和磷的二氧化硅上包层(122)上制备的聚合物芯层波导；沿光的传播方向，聚合物芯层波导由聚合物输入波导单元(151)、基于垂直多模干涉器结构的第一聚合物3dB分束器(141)、聚合物调制臂(152)、基于垂直多模干涉器结构的第二聚合物3dB分束器(142)和聚合物输出波导单元(153)组成；6)在掺硼和磷的二氧化硅上包层(122)上及聚合物芯层上制备的聚合物包层(16)；聚合物输入波导单元(151)、聚合物调制臂(152)和聚合物输出波导单元(153)的下表面与二氧化硅上包层的上表面位于同一平面；第一聚合物3dB分束器(141)和第二聚合物3dB分束器(142)的下表面与二氧化硅输入波导单元(131)、二氧化硅调制臂(132)和二氧化硅输出波导单元(133)的下表面位于同一平面，该平面为二氧化硅下包层(121)的上表面；第一聚合物3dB分束器(141)和第二聚合物3dB分束器(142)的上表面和聚合物输入波导单元(151)、聚合物调制臂(152)和聚合物输出波导单元(153)的上表面位于同一平面；二氧化硅输入波导单元(131)、二氧化硅调制臂(132)、二氧化硅输出波导单元(133)、聚合物输入波导单元(151)、第一聚合物3dB分束器(141)、聚合物调制臂(152)、第二聚合物3dB分束器(142)和聚合物输出波导单元(153)的宽度相同；二氧化硅输入波导单元(131)、二氧化硅调制臂(132)、二氧化硅输出波导单元(133)、聚合物输入波导单元(151)、聚合物调制臂(152)和聚合物输出波导单元(153)的高度相同；第一聚合物3dB分束器(141)和第二聚合物3dB分束器(142)从二氧化硅下包层之上延伸入聚合物包层之中，其高度大于二氧化硅输入波导单元(131)、二氧化硅调制臂(132)、二氧化硅输出波导单元(133)、聚合物输入波导单元(151)、聚合物调制臂(152)和聚合物输出波导单元(153)的高度。2.如权利要求1所述的一种有机无机混合集成的聚合物温度传感器，其特征在于：掺硼和磷的二氧化硅上包层和掺锗的二氧化硅芯层间的折射率差为0.36％～2％，其计算公式见式(I)，二氧化硅芯层折射率为n1，二氧化硅上包层折射率为n2，芯层的折射率大于包层的折射率；3.如权利要求1所述的一种有机无机混合集成的聚合物温度传感器，其特征在于：聚合物包层材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚酯、聚苯乙烯或EpoClad。4.如权利要求1所述的一种有机无机混合集成的聚合物温度传感器，其特征在于：聚合物芯层材料为SU
‑
8 2002、SU
‑
8 2005或EpoCore。5.如权利要求1所述的一种有机无机混合集成的聚合物温度传感器，其特征在于：二氧
化硅输入波导单元(131)、二氧化硅调制臂(132)、二氧化硅输出波导单元(133)、聚合物输入波导单元(151)、第一聚合物3dB分束器(141)、聚合物调制臂(152)、第二聚合物3dB分束器(142)和聚合物输出波导单元(153)的宽度相同，为3～5μm；二氧化硅输入波导单元(131)、二氧化硅调制臂(132)、二氧化硅输出波导单元(133)、聚合物输入波导单元(151)、聚合物调制臂(152)和聚合物输出波导单元(153)的高度相同，为3～5μm；第一聚合物3dB分束器(141)和第二聚合物3dB分束器(142)从二氧化硅下包层之上延伸入聚合物包层之中，其高度H
MMI
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【专利技术属性】
技术研发人员：姚梦可，尹悦鑫，李悦，丁颖智，许馨如，曹至庚，张大明，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：