具有梯形芯的波导制造技术

提供了一种光波导，所述光波导包括由包层包围的芯，其中所述芯为梯形形状，其侧壁角为60

【技术实现步骤摘要】
具有梯形芯的波导


[0001]本专利技术涉及一种芯的形状为梯形的光波导、一种制造该光波导的方法以及一种包括该光波导的光电电路。

技术介绍

[0002]光在数据传输和通信方面变得越来越重要。例如，在许多应用中，光纤电缆已经替代了传统的电缆。需要波导和开关来捕获、携带和分配携带这种传输的光。光波导典型地包括芯材料和包层。当透射光在芯材料中纵向传播并被通常具有比芯材料更低的折射率的芯
‑
包层界面包含时，它们的工作效率最高。
[0003]现代光子通信系统通常需要光子信号的单模传播，以实现先进系统中所需的高数据传送速率。这减少或消除了模间色散，并因此通过最小化脉冲展宽而提高了可能的数据传输速率。主要由2个因素确定介质波导所承载的模式的数量：波导截面尺寸以及波导芯折射率与波导包层折射率之间的差(“对比度”)。为了将聚合物波导限制为单模传播，截面大小必须小
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通常宽度和高度为10微米或更小。此外，芯与包层之间的折射率差必须小
‑
通常小于0.010。
[0004]单模操作的大小要求通常存在一些固有问题。在这个大小规模，入射波导与出射波导相互耦合所需的对齐变得不稳定。在现实世界的光子电路系统中，仅形成对比度非常小的较大波导并不是一个选项，因为对比度还决定了波导在弯曲部周围高效传播信号的能力。低对比度在传播穿过弯曲部时导致了信号损耗高。因此，将有益的是，开发一种聚合物波导，该聚合物波导可以同时保持单模并低损耗地在弯曲部周围传播信号，同时在单模光谱的上端维持尺寸，以便使对齐稍微较容易且较可靠。
[0005]与铜相比，光波导的另一个有益特征是其增大信号携带迹线的封装密度(或最小化线/空间尺寸)的潜力。随着波导移动得越来越靠近在一起，封装密度或波导之间的最小空间受到波导之间最终串扰的限制。其也是给定光学电路中的波导芯与包层之间的折射率对比度的函数。这种电路的持续小型化对可以如何平衡这些参数以实现最佳操作提出了挑战。
[0006]因此，本领域需要新的光波导，这些光波导允许进行单模操作，低损耗地在弯曲部周围传播信号，并实现高光迹线封装密度。
附图说明
[0007]图1展示了本专利技术的各种非限制性实施例。
[0008]图2展示了在对梯形维持等底边长的同时、作为侧壁角的函数的1阶模式的有效折射率。
[0009]图3展示了对来自示例x和y的光波导与光传输光纤之间的未对齐的敏感度。
[0010]图4展示了作为芯形状和/或梯形侧壁角的函数的相邻波导之间的串扰。
具体实施方式
[0011]如本说明书通篇所使用的，除非上下文另有明确指示，否则以下缩写应具有以下含义：℃＝摄氏度；g＝克；nm＝纳米，μm＝微米(micron/micrometer)；mm＝毫米；sec.＝秒；以及min.＝分钟。除非另外指出，否则所有量是重量百分比(“重量％”)并且所有比率是摩尔比。所有数值范围都是包含端值的，并且可以按任何顺序组合，除了显然此数值范围被限制为合计达100％的情况之外。除非另外指出，否则所有聚合物和低聚物的分子量均为重均分子量(“Mw”)，并且是使用凝胶渗透色谱法与聚苯乙烯标准品进行比较而测定的。
[0012]除非上下文另有明确指示，否则冠词“一”、“一个/种”和“所述(the)”是指单数和复数。如本文使用的，术语“和/或”包括相关项中的一个或多个的任何和全部组合。除非另外说明，否则“烷基”是指直链、支链和环状烷基。“芳基”是指芳香族碳环和芳香族杂环。术语“低聚物”是指能够进一步固化的二聚物、三聚物、四聚物和其他聚合物材料。术语“固化”意指增加材料组合物分子量的任何方法，诸如聚合或缩合。“可固化”是指在使用条件下能够被固化的任何材料。在本说明书中，术语“膜”和“层”可互换使用。术语“共聚物”是指由两种或更多种不同的单体作为聚合单元构成的聚合物，并且包括三元共聚物、四元共聚物等。术语“梯形”是指具有至少一对平行边的凸四边形，并且这种结构的“侧壁角”是指在其底边与非平行边之间形成的角度。梯形的术语“高程”(或“高度”)是指平行边之间的垂直距离。术语“等腰梯形”是指对称线平分一对对边的梯形，或者替代性地是指两个腰和两个侧壁角具有相同量度的梯形。
[0013]术语“折射率”(“refractive index”或“index of refraction”)是指给定波长的光在真空中的速度c除以其在物质中的速度v，或n＝c/v。术语“模式”当涉及如本文所公开的光波导时，是指除了相位和可能的光功率的总体改变之外，在光穿过光波导传播期间保持恒定的光场分布。对于给定的光频率，光波导可以支持多种模式、单模或根本不支持任何模式(一些形状对于最低阶模式没有截止值)。最低阶模式具有近高斯强度轮廓，而高阶模式的轮廓较复杂。通常，波导模式的数量随着波长的减小而增加。
[0014]术语“光传输纤维”或“光纤”是指通过将塑料或玻璃拉伸至符合其预期用途的空间要求的窄直径而制成的柔性透明纤维。这种纤维最常被用作在纤维的两端之间传输光的手段，并在光纤通信中得到广泛使用，其中与电缆相比，这种纤维允许在较长距离上、以较高带宽传输。光纤被用来代替金属线，因为信号沿着光纤行进损耗较少，并且受到电磁干扰较少。在某些应用中使用的光纤的构造和尺寸通常由它们主要使用领域的行业标准决定。术语“竖直未对齐”是指当两个或更多个光学元件在光学电路或装置的构造中连接在一起时可能发生的偏移。随着所连接的元件之间的竖直未对齐增加，可穿过电路或装置的光信号的量通常存在损耗。
[0015]“封装密度”是指在光学电路或装置的单位尺寸内存在的光学元件的数量。随着电路或装置的复杂程度和性能提高，相关联的元件的封装密度通常增大。这可能导致相邻元件之间的干扰或串扰、以及光学电路或装置的性能的总体降低。
[0016]将理解的是，尽管术语第一、第二、第三等可以在本文中用于描述不同元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分。因此，第一元件、部件、区域、层或部分可在不背离本专利技术传授内容的情况下被称为第二元件、部件、
区域、层或部分。类似地，术语“顶部”和“底部”仅是相对于彼此。应当理解，当元件、部件、层等倒置时，倒置之前的“底部”将是倒置之后的“顶部”，反之亦然。当将一个元件称为在另一个元件“上”或“布置在”另一个元件“上”时，它可以直接在另一个元件上，或者在它们之间可以存在插入元件。相比之下，当将一个元件称为“直接在”另一个元件“上”或“直接布置在”另一个元件“上”时，不存在居间元件。
[0017]本公开的波导通常配置有芯和包层，其中包层典型地由上包层和下包层构成。在操作时，光从连接的光纤进入芯并且通过芯纵向传输，同时在芯与包层之间的每个界面处被全反射。波导芯可以具有本领域技术人员已知的任何数量的形状。这些形状包括圆形、方形、三角形等。在本专利技术的一个非限制性实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光波导，所述光波导包括由包层包围的芯；其中，所述芯包含有机聚合物，所述包层包含有机聚合物，并且其中所述芯是梯形形状，其侧壁角为60
°
到85
°
之间。2.如权利要求1所述的光波导，其中，所述光波导在一频率范围内是单模的，并且其中，所述频率范围选自由820nm至900nm、1260nm至1360nm和1500nm至1600nm组成的组。3.如权利要求2所述的光波导，其中，所述芯包括顶部、底部和两个侧面；并且其中，所述底部的宽度是1μm到15μm之间。4.如权利要求3所述的光波导，其中，所述梯形的高度是1μm到15μm之间。5.如权利要求1所述的光波导，其中，所述芯具有折射率RI
CORE
，其中，所述包层具有折射率RI
CLAD
，其中，RI
CORE
与RI
CLAD
相同或不同，并且其中，RI
CORE
和RI
CLAD
中的每一个是1.20到1.80之间。6.如权利要求1所述的光波导，其中，所述芯的有机聚合物与所述包层的有机聚合物相同或不同，并且选自由以下组成的组：聚丙烯酸酯聚合物、聚(甲基)丙烯酸酯聚合物、环苯、双环丁烯、双苯并环丁烯、苯并环丁烷、聚碳酸酯、聚亚芳基醚、聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚(环烯烃)、聚酰亚胺、聚降冰片烯、硅氧烷、倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：杜邦电子公司，
类型：发明
国别省市：