有机聚合物光波导制作工艺综述

有机聚合物光波导光互连已成为实现短距离计算通信设计目标的最佳解决方法。短距离光互连是未来互连方向,综合性能优良的聚合物多模光波导是光互连中的重要组成部分。有机聚合物光波导的制作工艺对光波导的性能具有重要影响,故此对有机聚合物光波导的制作工艺进行了综述,并提出了一些未来的研发方向。     

有机聚合物光波导的研制

聚合物光电子器件是目前世界范围的一个研究热点,其本身所具有易于集成、响应快速、成本低廉一系列优点,在光通信方面有广泛的和极具吸引力的应用前景。介绍了制作有机聚合物光波导的工艺流程,并用两种方法制备出有机聚合物光波导。这对后续研究有很大的帮助。     

用于光波导的高性能聚合物薄膜制备工艺研究

讨论了在硅基片上旋涂用于光波导的PS聚合物薄膜时,部分工艺参数,如溶液浓度、旋涂转速、溶剂挥发性、吸水性等对薄膜质量的影响,得到了薄膜厚度随浓度和转速变化的经验公式。分析了造成薄膜缺陷的原因,并对薄膜的性能如薄膜厚度、红外吸收特性和表面轮廓进行了测试。     

聚合物单模光波导的研究

采用一种间接方法，计算出了DCNP／PEK－c主客掺杂聚合物薄膜在1300nm波长下的折射率；在对其平板光波导研究的基础上，进行了新型单模倒脊型聚合物光波导的设计与制做。结果表明，此种新型光波导具有较好的单模性。     

制作聚合物光波导的铝掩模工艺

主要针对聚合物波导制备中的关键技术--刻蚀掩模,进行了系统的研究.以铝为例,利用原子力显微镜和光电子能谱,详细地分析并讨论了在聚合物表面溅射镀铝对芯层波导的影响.明确指出,溅射会在聚合物表面形成一层金属包层,从而在器件中引入额外的吸收损耗并对此进行了计算,同时给出解决的办法.最后,总结出最佳的工艺流程.     

光漂白法制备聚合物X连接型非线性光波导

研究了用光漂白方法制备ＰＭＭＡ／ＤＲ１聚合物Ｘ连接型非线性波导。将波长为１０６４ｎｍ的ＹＡＧ脉冲激光通过光纤耦合到波导中,研究了波导两口光波模式转换情况,并观察到了光信号的自开关效应,材料的非线性折射率和双光子吸收影响了自开关强度的大小。     

利用紫外光刻技术进行SU8胶的研究

SU8光刻胶优异的性能在MEMS技术的发展重得到了广泛的应用,已经成为MEMS研究中必不可少的方法之一.SU8光刻胶能够进行厚度达毫米的结构研究工作,另一方面SU8结构具有很好的侧面垂直结构,通过控制工艺参数,能够获得满意的SU8胶结构.SU8光刻胶已应用于LIGA技术的标准化掩模制造工艺和一些器件的研究工作.在SU8胶研究过程中,克服了许多技术难题,使得这一技术能够应用到实际的需要中.     

微细孔隙聚合物光波导技术的研究

采用纳米相位分离技术,通过四氢呋喃(THF)同时溶解两种互不相溶的聚合物材料聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)和聚苯乙烯(PS),并充分混合.在旋涂成膜后,用环己脘溶解薄膜中的PS,将其从薄膜中分离出来,从而得到带有特定孔隙的PMMA聚合物薄膜.从实验上研究了不同孔隙率下含有微细孔隙的PMMA薄膜波导的折射率和光传输损耗(632.8nm),并与无孔隙的PMMA薄膜波导的结果进行了比较.     

利用紫外光刻技术进行SU8胶的研究

SU 8光刻胶优异的性能在MEMS技术的发展重得到了广泛的应用 ,已经成为MEMS研究中必不可少的方法之一。SU 8光刻胶能够进行厚度达毫米的结构研究工作 ,另一方面SU 8结构具有很好的侧面垂直结构 ,通过控制工艺参数 ,能够获得满意的SU 8胶结构。SU 8光刻胶已应用于LIGA技术的标准化掩模制造工艺和一些器件的研究工作。在SU8胶研究过程中 ,克服了许多技术难题 ,使得这一技术能够应用到实际的需要中。     

MPOF的制备

微结构聚合物光纤(MPOF)是一种新型的光纤,有着良好的应用前景,为此介绍了MPOF的各种制备方法:毛细管堆叠法、铸塑法、钻孔法等;并用毛细管堆叠法和铸塑法分别制作了一种微结构双折射光纤和一种分段式包层结构光纤.还提出了一些具有创新意义的工艺手段,而这些工艺手段通过实验证明是令人满意的.     

含氟聚酰亚胺有机聚合物波导的制备

采用含氟单体4,4＇-（六氟异丙基）-苯二酸酐（6FDA）、5,5＇-（六氟异丙基）-二-（2-氨基苯酚）（6FHP）及二氨基二苯醚（ODA）合成了含氟聚酰亚胺共聚物材料,对材料的化学和光学性能进行了表征.共聚物材料在溶液状态下用旋涂法获得了较高质量的共聚物薄膜,并在此基础上采用先进的光波导工艺技术将该材料制备成条波导,测试结果表明该波导在光通信波段1550nm处的平均传输损耗小于0.66dB/cm,局部损耗在0.2dB/cm,进一步改进后有望获得性能优异的光电子器件.     

8×8 MEMS光开关阵列的制作

采用MEMS技术制作了静电驱动的扭臂结构8×8光开关阵列,主要包括上下电极的制作.利用硅在KOH溶液中各向异性腐蚀特性及(110)硅的结晶学特点,在(110)硅片上制作出8×8光开关微反射镜上电极阵列,考虑到在腐蚀时微反射镜有很大的侧蚀,对开关结构进行了调整.在偏一定角度的(111)硅片上制作了倾斜的下电极.整个开关制作工艺简单,成本低.开关寿命大于1000万次,开关时间小于10ms.     

8×8 MEMS光开关阵列的制作

采用MEMS技术制作了静电驱动的扭臂结构8×8光开关阵列,主要包括上下电极的制作.利用硅在KOH溶液中各向异性腐蚀特性及(110)硅的结晶学特点,在(110)硅片上制作出8×8光开关微反射镜上电极阵列,考虑到在腐蚀时微反射镜有很大的侧蚀,对开关结构进行了调整.在偏一定角度的(111)硅片上制作了倾斜的下电极.整个开关制作工艺简单,成本低.开关寿命大于1000万次,开关时间小于10ms.     

聚合物环型滤波器的光学特性

采用正规模理论方法计算了聚合物型滤波器的损耗，以及环型滤波器与直波导的耦合因子；给出了半径为10μm的环型滤波器的透射谱、谐振波长、自由光谱范围及品质因子。对于半径为10μm的滤波器，当弯曲损耗小于10/cm时，微环的宽度应该大于0.47μm；这种器件的自由光谱范围是24nm，品质因子为3200，半极大全宽度为0.45nm。     

基于MOEMS工艺制作柔性光学传感器

基于MOEMS技术研究了一种用于仿生柔性光学传感器的曲面微透镜的制作方法.首先利用传统的光刻胶热熔工艺制作了平面微透镜阵列,然后利用深刻蚀(ICP)制作了一种硅岛阵列支撑结构,在硅岛上涂覆一层聚酰亚胺,并固化,形成柔性的结构.利用这种技术所制作的微型光学传感器既具有一定的柔性,又具有一定的强度,而且与传统的硅工艺相兼容.     

四端口微纳光纤制作及特性研究

针对通过双光纤直接拉伸法获得的腰区直径达到波长甚至亚波长尺度的微纳光纤耦合器(OMC)进行了制作与实验研究;实验结果显示,当OMC的腰区直径小于2.5μm,其腰区耦合功能将消失,OMC将成为具有合束和分束功能的四端口微纳光纤(FPOM);通过在线监测样品拉制过程、工作稳定性测试、波长扫描等实验方法,分析并界定了OMC和FPOM的光学特性差异;采用基于光吸收制热效应的全光调制方法,分别对OMC和FPOM的光调制能力进行测试分析;FPOM具备稳定的光学传输特性,其分束比对波长、温度、传输光功率波动等物理参量不敏感,可用于微纳光子器件的集成;而经过结构优化设计的OMC不但可以用于温度、振动等传感研究,还具备作为全光调制器的潜力。     

聚合物芯片复型模具的新型制作工艺研究

AZ4620是一种广泛应用于微系统制作的正性光刻胶。高温改性后的AZ4620在紫外曝光时光照部分不再发生光化学反应,基于这样的材料特性,以220℃高温硬烘30 min获得改性的无光敏性的光刻胶,通过Plasma氧刻蚀制作出底层结构,再在底层结构表面涂胶采用多次曝光和显影制作出具有三层微结构的光刻胶模具,利用模塑法制作聚合物PDMS芯片。对光刻胶高温硬固工艺进行分析,对产生回流、残余应力、气泡等问题进行理论分析和实验研究,优化了模具加工工艺。采用多次喷涂,Plasma氧处理改善浸润性,高温硬烘0.5℃/min的升温速率得到了质量较好的多层光刻胶模具,为利用正性厚胶制作多层微结构提供了新的方法。     

SU-8胶与基底结合特性的实验研究

SU-8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶。它适于制作超厚、高深宽比的MEMS微结构。为电铸造出金属微结构，通常需要采用金属基底。但SU-8胶对金属基底的结合力通常不好，因而限制了其深宽比的提高。从SU-8胶与基底的浸润性、基底表面粗糙度以及基底对近光紫外光的折射特性入手，对SU-8胶与基底的结合力进行分析，首次指出：在近紫外光的折射率高的基底与SU-8胶有很好的结合性。经实验得出经过氧化处理的TI片的SU-8胶的结合性强。这有利于为MEMS提供低成本，高深宽比的金属微结构。