一种光波导结构制造技术

本申请涉及一种光波导结构，属于集成光学技术领域，其包括离子交换光波导

【技术实现步骤摘要】
一种光波导结构


[0001]本申请涉及集成光学的
，尤其是涉及一种光波导结构
。

技术介绍

[0002]随着光纤网络的快速发展，光纤传感的应用场景越来越广泛，目前已广泛应用于智慧工厂
、
智能电网
、
智能家居等领域
。
[0003]光波导传感作为光纤传感的重要分支，受到广泛的关注，具有结构紧凑
、
不易损坏
、
集成度高
、
可拓展性强等特点
。
[0004]目前用于传感的光波导结构主要有两个研究方向：一是条形光波导，其传输损耗易受刻蚀侧壁的影响，从而影响测得光信号传输的信噪比，而低损耗的条形光波导制作成本高，市场竞争力不强；二是扩散型的表面光波导，其传输损耗只受衬底表面形貌的影响，避免了侧壁刻蚀的带来的损耗，制作工艺简单，制作成本低廉，但其仅有上表面与被测介质接触，影响了传感的灵敏度和使用范围，同时，扩散型表面光波导与光纤的耦合损耗较大，影响发射信号的强度
。
[0005]有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种适合光纤传感的低成本的光波导结构，使其更具有产业上的利用价值
。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本申请提供一种传输损耗小
、
传感灵敏度高
、
研发成本相对低廉的光波导结构，目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷
。
[0007]本申请提供的一种光波导结构采用如下的技术方案：
[0008]一种光波导结构，包括离子交换光波导
、
条形光波导和玻璃衬底，所述条形光波导设置于玻璃衬底的上方，所述离子交换光波导仅位于条形光波导内部，或所述离子交换光波导同时位于条形光波导和玻璃衬底的内部，所述离子交换光波导经离子交换形成
。
[0009]可选的，所述离子交换光波导为掩埋型离子交换光波导，离子交换光波导芯层下界面与条形光波导上表面的距离为
4~10
μ
m
，所述离子交换光波导芯层上界面与条形光波导上表面的距离为
0~1
μ
m。
[0010]可选的，所述离子交换光波导宽度为
4~10
μ
m。
[0011]可选的，所述离子交换光波导与玻璃衬底的折射率差为
0.005~0.015。
[0012]可选的，所述条形光波导宽度与离子交换光波导宽度的比值范围为
1.05~1.25。
[0013]通过采用上述技术方案，光波导结构制作过程中会存在刻蚀条件步骤，根据刻蚀条件选择合适的比值
。
[0014]可选的，所述条形光波导高度为
2~12
μ
m。
[0015]通过采用上述技术方案，根据传感灵敏度要求选择合适高度值
。
[0016]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
[0017]1、
本专利技术的光波导结构传输损耗小；
和玻璃衬底3制成，条形光波导2固定设置于玻璃衬底3的上方，离子交换光波导1同时位于条形光波导2和玻璃衬底3的内部，离子交换光波导1经离子交换形成
。
[0042]其中，离子交换光波导1为掩埋型离子交换光波导1，离子交换光波导1芯层下界面与条形光波导2上表面的距离为4μ
m
，离子交换光波导1芯层上界面与条形光波导2上表面的距离为0μ
m
；
[0043]离子交换光波导1宽度为4μ
m
；
[0044]离子交换光波导1与玻璃衬底3的折射率差为
0.015
；
[0045]本实施例采用的刻蚀方案的表面粗糙度为
0.1
μ
m
，条形光波导2平均宽度与其内部的离子交换光波导1宽度的比值取
1.05
，即条形光波导2的平均宽度为
4.2
μ
m
；条形光波导2高度为2μ
m。
[0046]上述光波导结构采用的制作方法如下：
[0047]先通过镀膜
、
光刻
、
热离子交换和电场辅助离子交换工序在玻璃衬底3上表面下方形成掩埋型离子交换光波导1，制得的离子交换光波导1宽度为4μ
m
，离子交换光波导1芯层下界面与玻璃衬底3上表面的距离为4μ
m
，离子交换光波导1芯层上界面与玻璃衬底3上表面的距离为0μ
m
；
[0048]采用二次对准光刻在掩埋型离子交换光波导1上方制作阻挡层，阻挡层宽度为
4.2
μ
m
，厚度为
1.5
μ
m
；
[0049]采用干法刻蚀工艺对掩埋型离子交换光波导1的两侧进行刻蚀，刻蚀形成的条形光波导2宽度为
4.2
μ
m
，深度为2μ
m。
[0050]剥离掩埋型离子交换光波导1上方的阻挡层，完成光波导的制作
。
[0051]对制作获得的光波导进行测试，测得光波导的插入损耗为
0.6dB
，传输损耗为
0.1dB/cm。
[0052]实施例2[0053]参照图2和图4，一种光波导结构，该光波导结构由离子交换光波导
1、
条形光波导2和玻璃衬底3制成，条形光波导2固定设置于玻璃衬底3的上方，离子交换光波导1仅位于条形光波导2内部，离子交换光波导1经离子交换形成
。
[0054]其中，离子交换光波导1为掩埋型离子交换光波导1，离子交换光波导1芯层下界面与条形光波导2上表面的距离为
10
μ
m
，离子交换光波导1芯层上界面与条形光波导2上表面的距离为1μ
m
；
[0055]离子交换光波导1宽度为
10
μ
m
；
[0056]离子交换光波导1与玻璃衬底3的折射率差为
0.005
；
[0057]本实施例采用的刻蚀方案的表面粗糙度为3μ
m
，条形光波导2平均宽度与其内部的离子交换光波导1宽度的比值取
1.25
，即条形光波导2的平均宽度为
12.5
μ
m
；条形光波导2高度为
12
μ
m。
[0058]上述光波导结构采用的制作方法如下：
[0059]先通过镀膜
、
光刻
、
热离子交换和电场辅助离子交换工序在玻璃衬底3上表面下方形成掩埋型离子交换光波导1，制得的离子交换光波导1宽度为
10
μ
m
，离子交换光波导1芯层下界面与玻璃衬底3上表面的距离为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光波导结构，其特征在于：包括离子交换光波导（1）
、
条形光波导（2）和玻璃衬底（3），所述条形光波导（2）设置于玻璃衬底（3）的上方，所述离子交换光波导（1）仅位于条形光波导（2）内部，或所述离子交换光波导（1）同时位于条形光波导（2）和玻璃衬底（3）的内部，所述离子交换光波导（1）经离子交换形成
。2.
根据权利要求1所述的一种光波导结构，其特征在于，所述离子交换光波导（1）为掩埋型离子交换光波导（1），离子交换光波导（1）芯层下界面（
11
）与条形光波导（2）上表面（
31
）的距离为
4~10
μ
m
，所述离子交换光波导（1）芯层上界面（
12
）与条形光波导（2）上表面（
31
）的距离为<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟伟，赵懋，王辉，
申请(专利权)人：常州光芯集成光学有限公司，
类型：新型
国别省市：