[發明專利]一種柔性超長光波導

無效

• 申請號: 201110443120.5
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102495447A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 張彤;楊岱旭;張曉陽;李若舟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/13
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于集成光學技術領域，特別涉及一種柔性超長光波導。

背景技術

隨著半導體和集成光學工藝水平的發展，以柔性襯底來制備各種波導器件已成為現實。現有的平面光波導襯底主要為玻璃、硅片等無機材料，這種技術存在溫度穩定性差，重量較大，機械性不佳，易破碎等缺點，采用柔性有機聚合物襯底代替可以克服以上缺點，同等面積的柔性襯底只為無機材料的襯底重量的十分之一左右，優異的機械性能使得一般情況下的震動難以對柔性波導性能造成影響。

以光纖作為波導線雖然具有成本與損耗上的優勢，但是對于需要超長波導的光傳感器件來說體積過大，且重量和機械強度上不滿足要求的缺點，這使得需要超長波導線作為敏感元件的光傳感器件在實現集成化與小型化上遇到了很難突破的瓶頸。

????目前的平面波導技術受限于其二維結構尺寸問題很難實現超長波導線，平面結構的波導線現階段制備的長度有限，且平面多采用復雜彎曲環狀結構，要制備這種結構復雜的低損耗彎曲波導線需要性能很高的光刻機與光刻版，設備與成本高，工藝可重復性差。平面結構實現的長波導還因為其復雜結構造成每一圈波導的彎曲半徑不等，且每一圈波導環面積不同，這都會影響器件的損耗一致性，會造成串擾較大、一致性差等缺點。采用立體結構的波導線采用平面直波導加工工藝，制備簡單，工藝要求低，損耗為彎曲波導的幾分之一，且一致性好。

發明內容

技術問題：本發明提出一種柔性超長光波導，其采用柔性光波導制備工藝與波導立體對準焊接技術實現一種三維結構的超長波導，具有柔性可彎曲，體積小，損耗低，制備簡單、成本低等優點。

技術方案：本發明提出的柔性超長光波導由光輸入端、光輸出端、柔性襯底、柔性光波導構成，柔性光波導制備于柔性襯底之上組成平面柔性光波導陣列，然后經過端面拋光，彎曲對準焊接形成螺旋形的超長柔性光波導結構；

所述超長柔性光波導結構由平面柔性光波導陣列卷曲對接成為筒狀制作而成，制備的平面柔性波導陣列由柔性波導組成，柔性波導與柔性襯底的邊緣呈一銳角，柔性襯底兩端錯開一定位置彎曲成筒狀，即光波導陣列中前一根光波導的輸出端和后一根光波導的輸入端連接，串聯形成帶有光輸出端和光輸入端的柔性超長光波導。

柔性光波導由有機聚合物光波導包層與有機聚合物光波導芯層組成，波導制備于柔性波導襯底之上，有機聚合物波導芯層為矩形、脊形、倒脊形或條載形結構，厚度和寬度均為數微米量級。

本發明所提出的柔性超長光波導光路如下：光由外光輸入端輸入，經由柔性波導線陣列立體連接而成的超長波導進行傳輸，最終由光輸出端輸出。

有益效果：本發明與現有的技術相比具有以下的優點：

1、現有無機波導存在面積占用大，重量大的缺點，這都導致無機襯底很難制備超長波導。與傳統的平面光波導相比較，本發明所提出的柔性超長光波導可以任意彎曲甚至折疊，使得占用面積大為縮小。柔性波導材料質量輕，制備同樣長度的波導，使用本發明提出的柔性材料制備的超長波導線比采用傳統無機材料制備同樣器件重量輕百分之九十甚至更多。

2、現有的環形多圈結構波導線存在掩模結構復雜，波導邊緣由于工藝原因比較粗糙，彎曲損耗較大等缺點。本發明提出的柔性超長波導線采用平面直波導制備工藝，掩模版為最簡單的直線，這樣制備的波導邊緣光滑，損耗更低。?

3、以往由脆性材料如玻璃，硅片等制作的集成光波導存在機械性能差，容易碎裂的問題。本發明所提出的柔性超長光波導具有更高的柔韌性，抗震、抗沖擊性好，不易碎裂的特點。

4、現有平面結構波導受限于其較復雜的結構對光刻機等設備要求很高，工藝條件限制嚴格。本發明所提出的柔性超長光波導采用平面直波導制備技術，設備要求低，且可以采滾筒壓制的方式大規模生產，而制得波導損耗性能更好。

5、傳統長波導由于每個單元環彎曲半徑與面積上存在不一致的現象，在光傳感器件的應用上受到限制。本發明所提出的柔性超長波導的立體結構可以克服平面結構的這一缺點。柔性長波導每一圈面積與彎曲半徑等，這具有優異的光學敏感特性，這一特性可以使其可以應用于集成光陀螺等傳感器件上。?

6、平面結構波導由于其環形結構端頭引出必定會與其他波導環存在干擾，導致器件損耗一致性差、串擾較大。本發明提出的柔性超長光波導由于單個基本結構簡單，整體為單個結構的疊加，這使得其具有很好的損耗一致性與信號噪聲特性。

附圖說明

圖1是立體成型的柔性超長光波導示意圖。