[发明专利]有机-无机复合型掺铒平面光波导放大器及其制备方法

权利要求书

1、有机-无机复合型掺铒平面光波导放大器，依次由硅衬底(1)、下包层(2)、芯层(3)和上包层(9)组成，其特征在于：下包层(2)和上包层(9)是有机聚合物材料，芯层(3)是油酸表面修饰的LaF₃:Er，Yb纳米颗粒掺杂的有机-无机复合型材料，芯层(3)的折射率大于下包层(2)和上包层(9)的折射率，下包层(2)上有多个条形波导凹槽(11)，条形波导凹槽(11)内填充有芯层(3)的有机-无机复合型材料，形成掩埋型结构(12)。

2、如权利要求1所述的有机-无机复合型掺铒平面光波导放大器，其特征在于：下包层(2)和上包层(9)是结构式如(I)所示的有机聚合物材料，且在其中加入了17wt％～40wt％的折射率调节剂(II)，

3、如权利要求1或2所述的有机-无机复合型掺铒平面光波导放大器，其特征在于：具有3～10个宽度和间距不同的条形波导凹槽(11)。

4、如权利要求3所述的有机-无机复合型掺铒平面光波导放大器的制备方法，共特征在于：具有5个宽度和间距不同的条形波导凹槽(11)，宽度依次为3.5～5μm、5.5～7μm、7.5～9μm、9.5～11μm和11.5～13μm，间距为100～150μm。

5、权利要求1所述有机-无机复合型掺铒平面光波导放大器的制备方法，其步骤如下：

A、以单晶硅片为衬底(1)，在单晶硅片上旋涂添加了17wt％～40wt％折射率调节剂(II)的有机聚物合材料(I)，作为下包层(2)，然后进行烘干，于120～125℃温度条件下恒温固化3～5小时，所得下包层(2)的厚度为5～10μm；

B、再在下包层(2)上蒸铝膜(4)30～100nm，在铝膜(4)上涂覆厚度为3～5μm的光刻胶(5)，用具有多个条形结构的光波导放大器掩膜板(6)进行光刻，用NaOH的水溶液进行显影，将掩膜板(6)上的波导图形转移到光刻胶上，然后进行氧反应离子刻蚀(8)，刻蚀后在聚合物下包层(2)上得到深为3.0～5.0μm的多个条型波导凹槽(11)；

C、将油酸表面修饰的LaF₃:Er，Yb纳米颗粒掺杂的有机-无机杂化材料作为芯层(3)，以2000～3000转/分的转速旋涂在含有条形波导凹槽(11)的下包层(2)上，厚度为2～5μm，在氮气气氛中于100～110℃温度条件下前烘5～10分钟，再在150～200W功率下紫外曝光3～5分钟，使芯层(3)发生光聚合反应，然后于120～125℃温度条件下固化4～6小时；

D、在芯层(3)上旋涂厚为3～6μm的添加了17wt％～40wt％折射率调节剂(II)的有机聚合物材料(I)作为上包层(9)，其后放入烘箱中于120～125℃温度条件下恒温固化3～5小时，即制备得到有机—无机复合型掺铒平面光波导放大器。

6、如权利要求5所述的有机-无机复合型掺铒平面光波导放大器的制备方法，共特征在于：具有多个条形结构的光波导放大器掩膜板(6)是具有3～10个宽度和间距不同的条形阵列。

7、如权利要求6所述的有机-无机复合型掺铒平面光波导放大器的制备方法，共特征在于：具有多个条形结构的光波导放大器掩膜板(6)是具有5个宽度和间距不同的条形阵列，宽度依次为3.5～5μm、5.5～7μm、7.5～9μm、9.5～11μm和11.5～13μm，间距为100～150μm。