一种带有斜面耦合端口的聚合物光波导的制备方法

摘要

一种带有斜面耦合端口的聚合物光波导的制备方法，属于光波导三维集成技术领域，具体涉及一种灰度光刻结合二次波导光刻制备带有斜面耦合端口的聚合物光波导的方法，该端口可以用于光波导三维集成。本发明制作的带有斜面耦合端口的聚合物光波导，采用激光切割、梯度蒸发和纳米压印制备，解决了灰度光刻版制备工艺复杂的问题，降低了器件成本，可精确控制波导斜面长度和角度，湿法显影斜面具备良好的粗糙度，其斜面粗糙度小于5nm。本发明的方法适合于大批量生产可实际应用的有机聚合物和其他材料的三维空间集成器件；同时，当采用特殊厚度光刻胶时，本发明的结构可应用于45度光波导反射镜斜面的制备。

主权项

一种带有斜面耦合端口的聚合物光波导的制备方法，其步骤如下：1)用激光器(1)在聚甲基丙烯酸甲酯薄片(2)上切割出贯穿的矩形蒸发窗口，沿激光方向，蒸发窗口的侧面形成斜坡结构，从而制备得到带有蒸发窗口的蒸发掩模版(3)，然后用丙酮、乙醇、去离子水依次擦拭或超声清洗；2)将光刻掩模版(4)放置于蒸发掩模版(3)的上方，真空条件下，在蒸发窗口内的光刻掩模版(4)上蒸镀铝膜(5)，由于矩形蒸发窗口的掩膜作用，铝膜(5)亦为矩形结构，铝膜(5)在蒸发窗口斜坡结构对应的蒸发区域内形成同为斜坡结构但高度较小的灰度区域，灰度区域的长度与蒸发窗口斜坡结构在薄片表面的投影长度相同，光刻掩模版(4)和铝膜(5)共同构成灰度光刻掩模版(8)；3)在衬底(6)上旋涂正性光刻胶(7)成膜，再将该衬底于90～100℃下加热10～20分钟，然后自然降至室温；4)将上述衬底放置于光刻机上，并在正性光刻胶(7)上压盖步骤2)制备的灰度光刻掩模版(8)，使带有灰度区域的铝膜(5)与光刻胶(7)接触；然后曝光6～15秒，曝光强度20～30mW/cm²，从而形成与灰度区域斜坡升降关系相反的光刻胶斜面图案；5)移去灰度光刻掩模版(8)，然后再在光刻胶(7)上压盖波导光刻板(9)，使波导光刻板上波导图案的方向与光刻胶斜面的端口方向相平行，波导图案所覆盖的区域不透光，曝光时间6～15秒，曝光强度15～30mW/cm²；6)将二次曝光后的衬底(6)显影，曝光的光刻胶被显影去除，显影后在衬底(6)上得到带有1个或2个斜坡耦合端口的聚合物光波导(10)，最后坚膜，温度为90～120℃，时间为30～60分钟。