[發明專利]一種聚合物柔性的可變光衰減器及其制備方法

有效

• 申請號: 201610074010.9
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105487174B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 衣云驥;劉君實;劉豫;張大明;孫小強;陳長鳴;王煥然
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王淑秋;王恩遠

1.一種聚合物柔性的可變光衰減器的制備方法，其步驟如下：

1)在矩形襯底(1)上蒸鍍50～200nm的金屬膜(2)，再在金屬膜(2)上旋涂光刻膠，形成0.5～3μm厚的光刻膠薄膜(3)，加熱固化，然后采用電極光刻板(4)掩膜，電極光刻板(4)上帶有電極圖形，電極圖形為依次連接的左、中、右三段式條形結構；中間段條形結構為電極的有效加熱區，條形寬為5～20μm，長度為5000～30000μm；左、右段條形結構的一端與中間段條形結構的兩端分別垂直連接，為電極的引出區；左、右段條形結構位于有效加熱區的同側，寬度與有效加熱區的寬度相同，長度為1000～10000μm；在兩個電極引出區的另一端設置有矩形結構的電極引腳，矩形長為1000～5000μm，寬為500～2500μm，且電極引出區位于電極引腳短邊的中垂線上；采用光刻機(5)光刻后顯影，在金屬膜(2)上得到結構與電極圖形相同的光刻膠掩膜層(6)，而后采用腐蝕液去除光刻膠掩膜層(6)覆蓋區域以外的金屬膜(2)，最后再去除光刻膠掩膜層(6)，從而在矩形襯底(1)上得到具有電極引腳的三段式結構的金屬電極(7)；

2)在制備有金屬電極(7)的矩形襯底(1)上旋涂聚合物下包層，形成1～5μm厚的薄膜，然后紫外曝光，曝光后得到聚合物下包層(8)；

3)PDMS模板的制備：在與矩形襯底(1)尺寸相同的二氧化硅襯底(9)上旋涂光刻膠，形成2～9μm厚的光刻膠薄膜(10)，加熱固化光刻膠薄膜(10)，然后采用波導光刻板(11)掩膜，波導光刻板(11)上帶有MZ結構的條形波導圖形，其中MZ的分支臂長度大于等于電極有效加熱區長度，條形的寬度為2～10μm，采用光刻機(5)光刻后顯影，在二氧化硅襯底(9)上得到MZ結構的條形波導光刻膠圖形；然后在其上澆筑聚甲基硅氧烷PDMS，PDMS與固化劑的質量比為1：6～1：10；自然剝離進行波導圖形的轉印，再真空靜置20～60min，而后在50～80℃下固化1～4h，得到用于壓印的PDMS光波導模板(13)；

4)在制備有金屬電極(7)的矩形襯底(1)上旋涂聚合物下包層材料，形成1～15μm厚的光刻膠薄膜(14)；然后在光刻膠薄膜(14)上覆蓋PDMS光波導模板(13)，在紫外納米壓印機(15)或光刻機(5)上對準并壓緊，曝光后在光刻膠薄膜(14)上形成具有凹槽的下包層(16)；

5)在下包層(16)上旋涂芯層材料，形成5～20μm厚的薄膜，然后紫外燈曝光，曝光后得到芯層(17)，在芯層(17)上進一步旋涂上包層材料，形成5～20μm厚的薄膜，然后再紫外燈曝光，曝光后得到上包層(18)，最后拋光或采用準分子激光器(19)對器件進行切割，最用鑷子沿著矩形襯底(1)邊緣將聚合物薄膜從襯底上揭下，得到柔性的聚合物可變光衰減器器件(20)。

2.如權利要求1所述的一種聚合物柔性的可變光衰減器的制備方法，其特征在于：步驟1)中所述的襯底(1)的材料為二氧化硅、PMMA或玻璃。

3.如權利要求1所述的一種聚合物柔性的可變光衰減器的制備方法，其特征在于：金屬膜(2)的材料為Au或Al。

4.如權利要求1所述的一種聚合物柔性的可變光衰減器的制備方法，其特征在于：加熱的方式為烘箱或熱板。

5.如權利要求1所述的一種聚合物柔性的可變光衰減器的制備方法，其特征在于：聚合物下包層材料為NOA88或NOA73，芯層材料為NOA61，聚合物上包層材料為NOA88或NOA73。

6.如權利要求1所述的一種聚合物柔性的可變光衰減器的制備方法，其特征在于：紫外曝光的光功率為200～300mW/cm²，曝光時間為200～600s。

7.如權利要求1所述的一種聚合物柔性的可變光衰減器的制備方法，其特征在于：旋涂聚合物下包層、芯層、聚合物上包層的旋涂轉數為500～6000r/min，旋涂時間為20～60s。

8.如權利要求1所述的一種聚合物柔性的可變光衰減器的制備方法，其特征在于：對準是保證電極有效加熱區和MZ光波導分支臂的一臂在視野上觀測重合。

9.一種聚合物柔性的可變光衰減器，其特征在于：由權利要求1～8任何一項方法制備得到。