[发明专利]紫外光直写制作掺铒杂化SiO2光波导放大器的方法

权利要求书

1、一种紫外光直写制作掺铒杂化SiO₂光波导放大器的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：先用热氧化法在单晶Si衬底上生长下包层；

步骤2：利用有机/无机杂化的溶胶-凝胶法制备掺铒光敏性SiO₂材料；

步骤3：在下包层上旋涂光敏性杂化SiO₂薄膜作为芯层；

步骤4：前烘，固化；

步骤5：然后利用紫外光通过掩模版进行曝光，将器件图形直接复制到芯层上；

步骤6：显影、后烘，获得条形掺铒波导放大器。

2、根据权利要求1所述的一种紫外光直写制作掺铒杂化SiO₂光波导放大器的方法，其特征在于，其中下包层的厚度为10微米-20微米的SiO₂。

3、根据权利要求1所述的一种紫外光直写制作掺铒杂化SiO₂光波导放大器的方法，其特征在于，其中光敏性杂化SiO₂薄膜为光敏性SiO₂材料。

4、根据权利要求1所述的一种紫外光直写制作掺铒杂化SiO₂光波导放大器的方法，其特征在于，其中有机/无机杂化掺铒光敏性SiO₂材料的制备，是用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷作为反应先躯体，盐酸溶液为催化剂，混合搅拌水解，掺入四丙氧基锆调节折射率，硝酸铒溶液提供铒离子，正丙醇为溶剂，掺入1-羟基-环己基苯酮使得材料具有光敏性，避光条件下过滤老化成胶体。

5、根据权利要求1所述的一种紫外光直写制作掺铒杂化SiO₂光波导放大器的方法，其特征在于，其中紫外光通过覆盖在光敏性杂化SiO₂薄膜上的刻有波导图形的掩模版进行曝光，使掩模版透光部分下的被曝光的薄膜由于金属锆进一步进入有机网络中，使折射率增大；未曝光的部分折射率不变；掺入光敏剂1-羟基-环己基苯酮的光敏性SiO₂材料是一种负性感光材料，用正丙醇为显影剂，薄膜未曝光的部分经过显影将会被去掉，被曝光的薄膜会留下，形成条形波导，从而制成条形掺铒波导放大器。

6、根据权利要求1所述的一种紫外光直写制作掺铒杂化SiO₂光波导放大器的方法，其特征在于，其中显影之后，在300℃-500℃下后烘处理，使得材料的折射率进一步提高，波导芯层和下包层折射率差更大，使光波模式更好的限制在条形波导中；可以激活铒离子，提高光致发光强度；进一步将被曝光的薄膜中残留溶剂含量降到最低，使得器件损耗降到最低。

7、根据权利要求1所述的一种紫外光直写制作掺铒杂化SiO₂光波导放大器的方法，其特征在于，其中波导芯层的折射率是通过调节四丙氧基锆掺杂量进行控制，紫外曝光时间、后烘温度及时间对折射率做进一步调节；通过调节有机溶剂正丙醇的用量、旋涂速率、旋涂时间实现薄膜厚度可控，且一次涂布即可达到器件实用化的厚度要求；通过调节硝酸铒掺杂量，能够实现均匀且不同的掺铒浓度，以获得最大的发光强度。