[發明專利]一種制備中空透射型法布里-珀羅腔濾波器的方法

無效

• 申請號: 201010108642.5
• 申請日: 2010-02-08
• 公開（公告）號: CN101806961A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 甄紅宇;李國龍;周可余;劉旭
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02F1/03
• 分類號: G02F1/03;G02F1/21
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于聚合物薄膜器件技術領域，特別涉及利用表面能改性制備中空透射型法布里-珀羅腔(F-P)濾波器的方法。

背景技術

為滿足現代光通訊、光信息處理等應用領域的需要，光電子器件正朝著小型化、集成化的方向發展。國外幾家公司已經推出了基于液晶電光效應的可調諧濾波器，但由于響應速度慢、溫度依賴性強和本身流動的液晶介質狀態，使其光譜調諧范圍窄，實際應用十分有限。而無機材料鈮酸鋰因其電光效應很小，達不到實際應用的要求。

聚合物材料是繼無機材料和有機小分子之后，被開發應用于光電領域的新興材料，具有響應速度快、透過波段寬、制備簡單、成本低廉，易于集成等不可比擬的優點。在材料的合成和器件的制備方面，聚合物不僅種類多，易于分子設計還可以通過各種途徑成膜，有很好的化學、力學性質和熱穩定性。因此，聚合物薄膜材料以其在加工、成膜、分子設計方面的優越性，以及可以實現無基板且具有一定柔性，令其成為信息產業中非常有前途的功能材料。

法布里-珀羅(F-P)腔型濾光器由兩個彼此平行的高反射鏡構成，反射鏡之間保持一定間隔。當光線入射FP腔后，在兩反射鏡之間多次反射形成多光束干涉現象。通過調節兩鏡面間的光學距離，特定波長的光被選擇通過腔體，而其他波段的光則被阻斷。可調諧法布里-珀羅腔(F-P)濾波器的工作原理是通過電場作用改變F-P腔的光程差nd(折射率和物理厚度的乘積)，來實現波長調諧的目的。非線性電光聚合物薄膜在電場作用下，折射率發生改變；而壓電聚合物薄膜具有電致伸縮作用，在電場作用下產生應變。前者具有工作電壓低、調制效果與場強成線性關系、響應速度快等優點，但同時也存在調制范圍有限和無法避免的插入損耗等問題。尤其是在當前近紅外、中紅外可調諧濾波器在軍事和高空探測等領域的需求，令空氣作為腔內介質的F-P腔濾波器的應用更為重要。任何靠改變折射率來調制的器件都不可能做成中空式；而壓電材料在電場中厚度的改變卻可以只改變F-P腔的腔長，而不充當腔內介質。(CN?1456923A；US?2002/0146567A1)

相對于無機壓電材料，壓電聚合物的電致伸縮性能顯著得多[F.Xia，Z.Y.Cheng，H.S.Xu，H.F.Li，Q.M.Zhang，et?al.Belfield.HighElectromechanical?Responses?in?a?Poly(vinylidenefluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene)Terpolymer，Adv.Mater.2002，14，21，1574-1577.]。目前研究最多，應用最廣的是共聚物P(VDF-TrFE)、三元共聚物P(VDF-TrFE-CTFE)和P(VDF-TrFE-CFE)，有報道此類聚合物薄膜在電場方向的應變最大可達到8％。

無論介質高反膜和薄膜電極都是通過真空鍍膜法制備，所以我們可以在工件架上配備掩膜，而掩膜根據所需要圖形設計。而溶液法成膜是聚合物的一大優勢，可以在降低制備成本的同時又有利于大面積成膜。聚合物成膜方式很多，普遍應用的為熱壓、澆鑄、流涎和旋涂，前兩種主要為毫米級以上的薄膜制備，而用于濾波器微米級以下的薄膜通過后兩種方式。而流涎和旋涂成膜工藝來說，如果在襯底上有凹凸不平的圖形，將對薄膜表面平整度影響極大。有報道基于PVDF類壓電聚合物的中空式的F-P腔是通過溶液將中間部分擦去(D.-Y.Jeong，Y.H.Ye，and?Q.M.Zhang.Electrical?tunable?Fabry-Perot?interferometer?using?a?poly(vinylidenefluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene)terpolymer，Appl.Phys.Lett.2004，85，21，4857-4859.)，或者通過反應離子刻蝕獲得所需要圖形。第一種方法由于擦拭過程中將使圖形邊緣薄膜損傷，不可能得到實際應用，而采用反應離子刻蝕的方法不但增加制備工藝，同時針對耐熱性能相對較差的聚合物薄膜也增加了刻蝕難度，所以容易造成聚合物薄膜的損傷，降低壓電性能。

發明內容

本發明提供一種工藝簡單、不損傷聚合物薄膜層的制備中空透射型法布里-珀羅腔(F-P)濾波器的方法。

一種制備中空透射型法布里-珀羅腔濾波器的方法，包括如下步驟：

1)在下基板的上表面依次形成下介質高反膜層和中空的下薄膜電極層；