【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光波导制备，具体是一种设有垂直耦合结构的光波导板及垂直耦合结构的制作方法。
技术介绍
1、波导在本领域是众所周知的，是用于将电磁波从起点传送至终点的常用部件。对于在开放空间中传播的波，功率随着距离增大而损失，从而降低了可能的传输距离和波质量。因此，波导是适于通过在至少一个维度限制波的扩展方向来引导波的结构。其概念是要限制波，从而强制波在特定方向上传播并减少损耗。波导的概念早已为人所知并且用于传输例如信号、声音或光。
2、光纤阵列简称fa，是利用v型槽基片，把一束光纤或一条光纤带按照规定间隔安装在基片上所构成的阵列。光通信中的光纤阵列主要包括基板、压板和光纤。通常在基板的基底切割出多个凹槽，将压板压紧和固定插入凹槽的光纤。光纤阵列通常应用于平面光波导，阵列波导光栅，有源/无源阵列光纤器件，微机电系统，多通道光学模块等。其中，光纤阵列是平面光波导分路器(plc splitter)重要的部件之一，可大大减少光波导器件和光耦合对准的损耗。
3、目前光波导制作中存在以下缺陷：
4、(1)以玻璃基波导板为基底的光波导板，由于玻璃基波导板无法进行激光刻蚀或灰度光刻，因而不易在其上面直接制作斜面使光波导垂直转向。目前在玻璃基板上实现波导垂直转向通常采用额外的垂直转换模块，造成波导组件零部件增多，安装调试复杂，稳定性不高等缺陷。
5、(2)目前市面上成熟的fa组件多以单层为主，在制备双层时，由于高度上的精度不易保证，无法与常规的阵列波导或mt光纤接触件匹配，导致耦合光损一致性差。目前双
6、(3)目前聚合物光波导的制备流程包括波导板制备、端面研磨、划片开槽和主动耦合封装调试，特别是波导板上波导通道的输入端和输出端与mt光纤接触件对插前需要安装调试，存在过程复杂且效率低等缺点。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种设有垂直耦合结构的光波导板及垂直耦合结构的制作方法，利用聚合物波导材料易于激光刻蚀和灰度光刻的特点，在玻璃基波导板上预先切割矩形槽，在矩形槽中旋涂光刻胶并进行斜面或凹面光刻，在斜面或凹面上镀金膜或介质高反膜提高镜面反射率，解决了玻璃基波导板本身难以激光烧蚀的工艺难点。同时，本专利技术结合不同类型光波导各自成型方式的优点，采用玻璃基光波导与聚合物光波导相结合的方式，将玻璃基波导板作为基底，利用其表面的铝膜通道窗口作为上一层聚合物光波导制备的对中标记，解决了双层波导制备时上下对中困难的问题。本专利技术还采用一种耐高温的陶瓷定位接触件，其结构尺寸兼容mt接触件，将玻璃基波导板左右两侧伸出的悬臂与陶瓷定位接触件对准固定在一起，利用离子交换在竖直方向可调节掩埋深度的特点，将玻璃基光波导热扩散到预先设计好的位置，后期无需耦合调试，标准化程度更高。
2、本专利技术具体是通过以下技术方案来实现的，依据本专利技术提出的一种设有垂直耦合结构的光波导板，所述光波导板上设置有垂直耦合结构和波导通道，垂直耦合结构设置在波导通道处；所述的垂直耦合结构包括矩形槽和旋涂在矩形槽中具有斜面或凹面的光敏材料，斜面或凹面与波导通道对应，且斜面或凹面能使光波导板中的光波导垂直转向，斜面或凹面上还镀有金膜或介质高反膜，矩形槽中还旋涂有低折射率的树脂材料(如环氧树脂)以保护所述斜面或凹面。
3、前述的设有垂直耦合结构的光波导板，所述光波导板上表面也旋涂有光敏材料。
4、进一步地，所述光敏材料为光刻胶。
5、前述的设有垂直耦合结构的光波导板，所述垂直耦合结构包括第一垂直耦合结构和第二垂直耦合结构，第一垂直耦合结构和第二垂直耦合结构镜像对称设置。
6、前述的设有垂直耦合结构的光波导板，所述垂直耦合结构按照以下方法制作：在光波导板的波导通道处切割矩形槽，矩形槽切割的深度方向垂直于波导通道的轴向，且矩形槽的深度大于光波导的掩埋深度；在光波导板表面及矩形槽中旋涂光刻胶，利用激光刻蚀或灰度光刻的方法在矩形槽位置刻蚀光刻胶，在矩形槽中的光刻胶上制作斜面镜或凹面镜，所述的斜面镜或凹面镜能使光波导板中的光波导垂直转向；斜面镜或凹面镜制作完成后在矩形槽中形成空腔，在斜面镜或凹面镜的镜面处蒸镀金膜或介质高反膜以提升镜面反射率，最后在所述空腔中旋涂低折射率的树脂材料以保护镜面。
7、进一步地，所述的介质高反膜为适用于850nm、1310nm等通讯波段的全反膜。
8、前述的设有垂直耦合结构的光波导板，所述光波导板具有双层光波导，双层光波导包括玻璃基光波导和聚合物光波导，所述的光波导板包括玻璃基波导板和设置在玻璃基波导板上的聚合物层，玻璃基光波导设置在玻璃基波导板中，聚合物光波导设置在聚合物层中。
9、进一步地，所述双层光波导的制作方法包括以下步骤：
10、(1)以玻璃基波导板为基底，在该玻璃基波导板上蒸镀一层铝膜，在铝膜上旋涂一层光刻胶作为掩膜层，采用紫外光刻工艺在光刻胶上刻蚀出想要的图案窗口；采用干法刻蚀工艺沿着掩膜层上的图案窗口刻蚀铝膜，在铝膜上形成窗口通道；放置在丙酮溶液中去除光刻胶，形成表面只带有窗口通道的铝膜；将其放置在ag+熔盐中进行离子交换，熔盐温度为300-400℃，离子交换后在铝膜窗口通道下方形成浅埋光波导；然后施加电场辅助离子交换，浅埋光波导向玻璃基波导板底部方向径向迁移，最终形成掩埋光波导；
11、(2)将步骤(1)制备的铝膜窗口通道作为制备聚合物光波导的对中标记，先在步骤(1)得到的铝膜及其窗口通道上旋涂低折射率的波导胶并固化，形成下包层，再在下包层上旋涂高折射率的波导胶并固化，得到芯层，将掩膜版上的图案对准铝膜上的对中标记，采用紫外曝光显影制备聚合物光波导，该聚合物光波导的宽度与步骤(1)制备的掩埋光波导的宽度相等；然后再次旋涂低折射率的波导胶并固化，形成上包层，从而制备出双层光波导，该双层光波导的下层是玻璃基光波导，上层是聚合物光波导。
12、前述的设有垂直耦合结构的光波导板，所述光波导板具有单层光波导，该光波导板为玻璃基波导板，单层光波导设置在玻璃基波导板中。
13、进一步地，所述光波导板的左侧和右侧均设置有耐高温陶瓷定位接触件，该陶瓷定位接触件上设置有凹槽；光波导板左侧和右侧加工成悬臂结构，该悬臂结构装配固定在陶瓷定位接触件的凹槽中，装配完成后，光波导板顶端与陶瓷定位接触件顶端齐平；陶瓷定位接触件的插合端还设置有两个对称的导销孔，导销孔的中心到陶瓷定位接触件顶端的距离为h，通过施加电场使光波导向光波导板的底部方向迁移，通过调节迁移温度和电场时间控制光波导的迁移距离，迁移后光波导截面的中心与光波导板顶端的距离为h，即迁移后光波导截面的中心与导销孔中心在一条直线上，最后，研磨陶瓷定位接触件插合端的端面，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：光波导板上设置有垂直耦合结构和波导通道，垂直耦合结构设置在波导通道处；所述的垂直耦合结构包括矩形槽和旋涂在矩形槽中具有斜面或凹面的光敏材料，斜面或凹面与波导通道对应，且斜面或凹面能使光波导板中的光波导垂直转向，斜面或凹面上还镀有金膜或介质高反膜，矩形槽中还旋涂有低折射率的树脂材料以保护所述斜面或凹面。
2.如权利要求1所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：光波导板上表面旋涂有光敏材料。
3.如权利要求1或2所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：光敏材料为光刻胶。
4.如权利要求1所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：所述的垂直耦合结构包括第一垂直耦合结构和第二垂直耦合结构，第一垂直耦合结构和第二垂直耦合结构镜像对称设置。
5.如权利要求1所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：垂直耦合结构按照以下方法制作：在光波导板的波导通道处切割矩形槽，矩形槽切割的深度方向垂直于波导通道的轴向，且矩形槽的深度大于光波导的掩埋深度；在光波导板表面及矩形槽中旋涂光刻胶，利用
6.如权利要求1或5所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：所述的介质高反膜为适用于850nm、1310nm通讯波段的全反膜。
7.如权利要求1或5所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：光波导板具有双层光波导，双层光波导包括玻璃基光波导和聚合物光波导，所述的光波导板包括玻璃基波导板和设置在玻璃基波导板上的聚合物层，玻璃基光波导设置在玻璃基波导板中，聚合物光波导设置在聚合物层中。
8.如权利要求7所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：双层光波导的制作方法包括以下步骤：
9.如权利要求1或5所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：光波导板具有单层光波导，该光波导板为玻璃基波导板，所述的单层光波导设置在玻璃基波导板中。
10.如权利要求9所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：光波导板的左侧和右侧均设置有耐高温陶瓷定位接触件，该陶瓷定位接触件上设置有凹槽；光波导板左侧和右侧加工成悬臂结构，该悬臂结构装配固定在陶瓷定位接触件的凹槽中，装配完成后，光波导板顶端与陶瓷定位接触件顶端齐平；陶瓷定位接触件的插合端还设置有两个对称的导销孔，导销孔的中心到陶瓷定位接触件顶端的距离为h，通过施加电场使光波导向光波导板的底部方向迁移，通过调节迁移温度和电场时间控制光波导的迁移距离，迁移后光波导中心与光波导板顶端的距离为h，最后，研磨陶瓷定位接触件插合端的端面，实现被动耦合通光，无需主动调试。
...【技术特征摘要】
1.一种设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：光波导板上设置有垂直耦合结构和波导通道，垂直耦合结构设置在波导通道处；所述的垂直耦合结构包括矩形槽和旋涂在矩形槽中具有斜面或凹面的光敏材料，斜面或凹面与波导通道对应，且斜面或凹面能使光波导板中的光波导垂直转向，斜面或凹面上还镀有金膜或介质高反膜，矩形槽中还旋涂有低折射率的树脂材料以保护所述斜面或凹面。
2.如权利要求1所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：光波导板上表面旋涂有光敏材料。
3.如权利要求1或2所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：光敏材料为光刻胶。
4.如权利要求1所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：所述的垂直耦合结构包括第一垂直耦合结构和第二垂直耦合结构，第一垂直耦合结构和第二垂直耦合结构镜像对称设置。
5.如权利要求1所述的设有垂直耦合结构的光波导板，其特征在于：垂直耦合结构按照以下方法制作：在光波导板的波导通道处切割矩形槽，矩形槽切割的深度方向垂直于波导通道的轴向，且矩形槽的深度大于光波导的掩埋深度；在光波导板表面及矩形槽中旋涂光刻胶，利用激光刻蚀或灰度光刻的方法在矩形槽位置刻蚀光刻胶，在矩形槽中的光刻胶上制作斜面镜或凹面镜，所述的斜面镜或凹面镜能使光波导板中的光波导垂直转向；斜面镜或凹面镜制作完成后在矩形槽中形成空腔，在斜面镜或凹面镜的镜面处蒸镀金膜或介质高反膜以提升镜面反射率，最后在所述空腔中旋涂低折射率的树脂材料以保护镜...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩道森，丁树翔，郭建设，马裕宽，叶先林，
申请(专利权)人：中航光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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