平面光波长选择滤波器及制造方法技术

在印刷电路衬底（１１０）上形成平面光波长选择滤波器（１００）。使用低光损耗聚合物来形成包含波导和自由传播区域（２４０）的分层结构。将衍射光栅（２７０）有目的地放在印刷电路衬底（１１０）上，使得来自一个波导（２３２）的光被光栅衍射而离开自由传播区域（２４０），并通过其它波导（２３４，２３６，２３８）。该低光损耗聚合物是有机官能化的烷氧基硅烷的水解和缩聚反应的反应产物。利用合适的光栅，该装置可用作１３１０、１４９０和１５５０纳米频率处的光三向复用器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种数字光开关器件。更具体地，本专利技术涉及一种在 数据通信中使用的光波长选择滤波器。
技术介绍
光数据传输正在成为用于城域网络服务的主流技术。虽然该技术 仍是昂贵的，但它对于接近消费者的系统是有吸引力的。虽然在现有技术中已经注意到在印刷电路板(PCB)上的光数据连接的问题，但是， 还没有以使光PCB达到广泛实施的状态的方式解决对用于将光导入光 波导的耦合结构的成本有效的制造。改变光的方向在光互联的解决方 案中扮演主要角色。 一些导光的方法在光芯片对芯片数据传输中被使 用，而其他方法提供基于插芯设计的互联。而且，其他方法包括嵌入 的光纤，该嵌入的光纤弯曲以使光改变方向而垂直于表面，以及潜望 镜方法，其中芯片承载有源器件并将光直接导入和导出嵌入的光波导。 然而，与传统的PCB产品兼容的互联的低制造成本的方法仍旧缺乏。附图说明附图中，从始至终，相同的附图标记表示相同的或功能相似的元 件，附图与接下来的详细说明一起被并入说明书并构成说明书的一部 分，用于进一步说明根据本专利技术的各个实施例并且解释各个原理及优 点。附图中的一些部件没有按比例示出以便更好地展现本专利技术。图1是根据本专利技术的某些实施例的平面光波长选择滤波器的穿过 图2的1-1截面的截面图。图2是根据本专利技术的某些实施例的平面光波长选择滤波器的平面图。图3是描述根据本专利技术的某些实施例的示例性平面光波长选择滤 波器的响应的图表。具体实施例方式按照需要，在此公开了本专利技术的详细实施例；然而，应当理解， 这些公开的实施例仅仅是本专利技术的示例，其可以各种形式被实现。因 此，这里公开的特定结构和功能细节不被解释为限制性的，而是仅仅 作为权利要求的基础和用于教导本领域技术人员在任何实际上适当的 详细结构中以不同的方式采用本专利技术的代表性基础。此外，这里使用 的术语和短语不旨在是限制性的，而是要提供对本专利技术可理解的描述。 这里使用的术语一被定义为一个或一个以上。这里使用的术语多个 被定义为两个或两个以上。这里使用的术语另一被定义为至少第二或 更多。这里使用的术语包含和/或具有被定义为包括(即，开放式 语言)。这里使用的术语耦合被定义为连接，虽然不必是直接的，也 不必是机械的连接。在印刷电路衬底上形成平面光波长选择滤波器。使用低光损耗的 聚合物来形成包含波导和自由传播区域的分层结构。将衍射光栅有目 的地放在印刷电路衬底上，从而，来自一个波导的光被光栅衍射而离 开自由传播区域，并通过其它波导。该低光损耗的聚合物是有机官能 化的烷氧基硅烷(alkoxysilane)的水解和縮聚反应的反应产物。利用 合适的光栅，该装置可用作1310、 1490和1550纳米频率处的数字光 三向复用器(triplexer)。现在，参见图1和2,平面光波长选择滤波器100形成在诸如印 刷电路板(PCB)的衬底110上，例如公知的层压环氧-玻璃结构，一 般被称为FR-4，或其它类型衬底，诸如聚酰亚胺-玻璃，等。虽然该衬 底用作平面光波长选择滤波器的基底，该衬底还可包含其它结构，例 如电镀的通过孔、通路、电路轨迹、阻焊剂、焊料、以及诸如电阻器、 电容器、芯片座(chip carrier)等的组件。在PCB110的一侧，淀积低光损耗聚合物以形成粘附层，被称作缓冲层120。该聚合物应当在近红外范围、尤其是在光通信中使用的波长U310纳米、1490纳米、和1550 纳米)处呈现低的光损耗。该聚合物还应当呈现良好的光学和电介质 特性以及好的热稳定性(在270摄氏度以上分解)。优选地，该聚合 物还应当是可感光构图的(photopatteraable)，即，可通过光刻手段产生 三维特征。合适的聚合物的一些示例为丙烯酸酯、硅氧烷、聚酰亚胺、 聚碳酸酯、混合无机-有机聚合物、以及烯烃。我们发现的尤其合适的 一个低光损耗聚合物是有机官能化的垸氧基硅烷的水解和縮聚反应的 反应产物，已知的商业名称为ORMOCER ,由德国的Fraunhofer-Institut fUr Silicatforschung ISC， WUrzburg开发，并由德国柏林的Micro Resist Technology GMBH出售。可容易地通过混合适当的不同折射率的树脂 来调节这类材料的折射率，并且可容易地调节粘性用于多种应用技术。 该粘附层自身的涂覆或淀积可通过典型的处理方法来执行，例如旋转 (spin-on)技术、浸渍涂覆或落帘涂覆(curtain-coating)。由于可有机交联 官能团(甲基丙烯酸类取代基)的存在，获得的涂层显现出负性抗蚀 特性，其使得它们在曝露于UV辐射时是可感光成像的，被称作 ORMOCER⑧合成中的第二步骤。在该上下文中的负性抗蚀意思是曝 光区域被硬化，而覆盖有掩模的树脂可用适当的溶剂混合物洗去。该平面光波长选择滤波器的形成中的下一歩骤是波导芯层130的 形成。波导芯层130也是低光损耗聚合物，优选地是与缓冲层120相 同通用类别的聚合物，但其应当具有比缓冲层的折射率高的折射率。 我们发现的尤其适合作为波导芯层的一种低光损耗聚合物是 ORMOCER 。接着，通过光刻的手段在波导芯层130中形成三个或更 多的波导通道232、 234、 236、 238。通过光刻的手段也在波导芯层130 中形成自由传播区域240。自由传播区域和波导通道相对彼此处于合适 的位置以使每个波导的一端耦合到自由传播区域。适当地确定自由传 播区域的尺寸以促进传播光的正确传输。在波导和自由传播区域形成后，由另一低光损耗聚合物组成的包覆层150淀积在波导芯层130上以及由自由传播区域240限定的腔中。 该低光损耗聚合物应当具有比波导芯层的折射率低的折射率，并且在 一个实施例中，被选择用于缓冲层120的相同材料可被用于包覆层， 虽然后者不是要求。通过采用呈现比缓冲层和包覆层高的折射率的芯 层，沿波导通道传播的光信号被包含在其中。接着，在包覆层中形成腔260以容纳衍射光栅270。优选地通过 使用烧蚀模式激光(abative laser)形成腔260以产生壁平滑且良好限定 的腔。可选地，腔还可向下延伸进缓冲层中，如果必要的话， 一直通 到PCB。接着，衍射光栅270以这样一种方向置于腔中，即当来自波 导通道之一的光信号穿过自由传播区域并到达光栅时，它们被衍射返 回通过自由传播区域并进入一个或多个其它波导。通过衍射光栅的适 当选择和定向，可形成三向复用器，其将选择并在1310、 1490和1550 纳米频率上发出信号。现在，已经说明了我们的平面光波长选择滤波器中的不同元件， 将要例举被制造用于1310、 1490和1550纳米频率的三向复用器的特 定示例。FR-4PCB用作基础衬底，缓冲层、波导芯层和包覆层都包括 ORMOCER 。使用旋转涂覆来淀积ORMOCEI^层，波导和自由传播 区域被感光限定(photodefine)。自由传播区域大约2.1毫米宽、8.2毫米 长、和80微米深。用于衍射光栅的腔通过使用烧蚀模式激光来形成， 每恻大约5mm。四个波导排列成每个波导通道的一端邻接自由传播区 域，波导通道的另一端张幵分离。 一个波导通道用作输入，其他三个 波导通道用作输出。图3示出了在三个输出处产生强的、清晰的信号。总之，在红外范围中使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面光波长选择滤波器，包括：　印刷电路衬底；　包括第一低光损耗聚合物的缓冲层，设置在所述印刷电路衬底的主表面上；　包括第二低光损耗聚合物的波导层，设置在所述缓冲层上；　形成在所述波导层中的腔；　形成在所述波 导层中的三个或多于三个波导，每个所述波导的一端耦合到所述腔的第一端；　包括第三低光损耗聚合物的上包覆层，设置在所述波导层上和所述腔的一部分中；以及　位于所述腔的第二相对端处的衍射光栅，使得经由一个波导进入所述腔的光被所述衍射光栅 充分衍射而离开所述腔并传播通过一个或多个其它波导。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-10-6 11/539,3581. 一种平面光波长选择滤波器，包括印刷电路衬底；包括第一低光损耗聚合物的缓冲层，设置在所述印刷电路衬底的主表面上；包括第二低光损耗聚合物的波导层，设置在所述缓冲层上；形成在所述波导层中的腔；形成在所述波导层中的三个或多于三个波导，每个所述波导的一端耦合到所述腔的第一端；包括第三低光损耗聚合物的上包覆层，设置在所述波导层上和所述腔的一部分中；以及位于所述腔的第二相对端处的衍射光栅，使得经由一个波导进入所述腔的光被所述衍射光栅充分衍射而离开所述腔并传播通过一个或多个其它波导。2. 根据权利要求1中所述的装置，其中从由以下各项组成的组中选择所述低光损耗聚合物丙烯酸酯、硅氧垸、聚酰亚胺、聚碳酸酯、混合无机-有机聚合物、和烯烃。3. 根据权利要求2中所述的装置，其中所述低光损耗聚合物包括以下聚合物该聚合物是有机官能化的烷氧基硅烷的水解和縮聚反应的反应产物。4. 根据权利要求1中所述的装置，其中所述第一和第三低损耗光聚合物具有相似的折射率。5. 根据权利要求1中所述的装置，其中所述平面波长选择滤波器是用于1310、 1490和1550纳米频率的三向复用器。6. 根据权利要求1中所述的装置，其中所述腔还形成在下包覆层中。7. 根据权利要求1中所述的装置，其中所述第二低损耗光聚合物的折射率比所述第一和第三低损耗光聚合物的折射率高。8. —种制造平面光波长选择滤波器的方法，包括提供印刷电路衬底；在所述印刷电路衬底的主表面上淀积缓冲层，所述缓冲层包括第一低光损耗聚合物；在所述缓冲层上淀积波导层，所述波导层包括第二低光损耗聚合物；在所述波导层中形成自由传播区域和三个或多于三个波导，每个所述波导的一端耦合到所述自由传播区域；用第三低光损耗聚合物填充所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯里斯特，西格弗里德蓬格拉茨，安德烈亚斯沙勒，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]