[发明专利]三维集成玻璃基光波导器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光波导器件，特别是涉及一种三维集成玻璃基光波导器件及其制造方法。本发明还涉及这种三维集成玻璃基光波导器件的制造方法。

背景技术

光器件与电子器件一样向着集成化、更高集成化发展。光器件更高度的集成意味着更小的器件体积、更高的生产效率、更低的成本。PLC(Planar Lightwave Circuit：平面光路)芯片的出现是光器件集成的一个重要里程碑。PLC利用半导体工艺将光波导制作在芯片表面，光沿着一个平面传输。提高光波导器件集成度的方法，目前主要还是基于平面波导的概念，例如增加波导的折射率差。增加集成度的另一个方向是制作三维立体传输的光波导(3D-LC：3 Dimension-Lightwave Circuit)取代二维平面光波导，增加维数(即波导层数)，实现更高集成度。三维光波导技术的一个主要难点在于工艺加工技术的缺乏和不稳定，目前仅在聚合物波导平台上有所实现，但依然存在可靠性不高等问题。该专利提出通过电场辅助离子交换技术，在玻璃平台上制作高可靠性的三维光波导器件。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种在玻璃平台上制作的，可形成的三维波导具有比较高的可靠性，集成度高的三维光波导器件的三维集成玻璃基光波导器件。

本发明的三维集成玻璃基光波导器件，包括玻璃基体和位于玻璃基体内部的上层光波导、位于所述玻璃基体内部的下层光波导和所述由所述上层光波导逐渐延伸至所述下层光波导的中间过渡光波导。

本发明的三维集成玻璃基光波导器件还可以是：

所述玻璃基体内设置两层光波导，所述两层光波导为所述上层光波导与所述下层光波导。

所述上层光波导与所述下层光波导平行。

所述上层光波导和所述下层光波导的光波导形状为水平倒置的Y形，所述光波导的两个顶端沿水平方向向外延伸。(这个仅仅只是一个从属权利要求，权利要求的保护范围是由权利要求1确定的)

本发明的三维集成玻璃基光波导器件，由于其包括玻璃基体和位于玻璃基体内部的至少两层光波导，所述两层光波导包括上层光波导和位于所述玻璃基体内部的下层光波导，所述上层光波导与所述下层光波导之间设置中间过渡光波导，所述中间过渡光波导由上层光波导逐渐延伸至所述下层光波导。这样其相对于现有技术而言具有的优点是：可以在玻璃基上实现了三维(两层或多层)光波导器件的集成，实现了三维光器件集成的新的平台，玻璃基体作为平台制成的三维集成玻璃基光波导器件相比聚合物基体作为平台的光波导而言，具有更高的稳定性，而且成本更低。另外，三维集成玻璃基光波导器件与PLC相比具有更高的集成度。

本发明还提供了制造上述稳定性好、成本低、集成度高的三维集成玻璃基光波导器件的制造方法。

本发明上述的三维集成玻璃基光波导器件的制造方法，包括以下步骤：包括以下步骤：

A.在玻璃基体的表面制作套刻对准标记；

B.在玻璃基体表面镀离子交换阻挡层，在所述离子交换阻挡层上开设贯穿所述离子交换阻挡层的开口，所述开口形状与光波导图形一致；

C.在熔盐中对上述B步骤之后的玻璃基体进行第一次离子交换，在所述玻璃基体表面上形成第一表面光波导；

D.将C步骤之后的玻璃基体取出并将离子交换阻挡层除去；

E.在进行D步骤之后的玻璃基体的一部分位置设置波导掩埋屏蔽层，所述波导掩埋屏蔽层遮盖在第一表面光波导层的一部分上；

F.在电场的辅助作用下对E步骤之后的玻璃基体进行第一次掩埋，形成深入所述玻璃基体内部的下层光波导、位于玻璃基体表面的被掩埋屏蔽层遮盖的第一表面光波导和从所述下层光波导逐步延伸至所述第一表面光波导的中间过渡光波导；

G.将F步骤之后的玻璃基体上的波导屏蔽层去掉，然后在玻璃基体的表面再次镀离子交换阻挡层，在所述离子交换阻挡层上开设所述离子交换阻挡层的开口，所述开口形状与光波导图形一致；

H.G步骤之后的玻璃基体在熔盐内进行第二次离子交换，在所述玻璃基体表面形成第二表面光波导；

I.将H步骤之后的玻璃基体上的离子交换阻挡层和套刻对准标记去掉；

J.将I步骤之后的玻璃基体整体在电场的辅助作用下进行第二次掩埋，所述第二表面光波导深入所述玻璃基体内形成上层光波导，所述下层光波导和所述中间过渡光波导下沉深度与所述第二表面光波导下沉深度一致，形成三维集成玻璃基光波导器件。

本发明的三维集成玻璃基光波导器件的制造方法还可以是：