4平面光波导工艺
平面光波导的制备与测试技术
平面光波导的制备与测试技术光通信作为一种高速、大容量的通信方式，在现代通信领域中扮演着重要角色。
而平面光波导作为光通信中的核心组件之一，其制备与测试技术的发展对于提高光通信的性能和可靠性起着至关重要的作用。
一、平面光波导的制备技术平面光波导的制备过程主要包括材料选择、器件设计和加工工艺三个环节。
首先，材料选择是平面光波导制备的基础。
常见的平面光波导材料有硅(Si)、氧化硅(SiO2)、聚合物等。
硅是一种优良的基底材料，具有优异的光学和电子特性，被广泛应用于平面光波导的制备。
而氧化硅和聚合物则具有较好的光学特性和加工性能，适用于一些特殊需求的光波导器件。
其次，器件设计是平面光波导制备的核心。
器件设计主要包括平面光波导核心层的宽度、厚度等参数的确定，以及相应的布线规则。
平面光波导的核心层应保证光的传输效果，一般会采用较薄的材料。
此外，根据需要，还可以设计一些附加的结构，如激光器、光电探测器等。
最后，加工工艺是平面光波导制备的关键。
平面光波导的加工工艺主要包括光刻、湿法刻蚀、干法刻蚀和热压等步骤。
光刻是通过光干涉技术制备光刻胶阻隔层的过程，湿法刻蚀和干法刻蚀则用来刻蚀材料，以形成平面光波导结构。
热压则用来固定光波导结构与衬底之间的粘合。
二、平面光波导的测试技术平面光波导的测试技术对于确保器件的性能和可靠性至关重要。
首先，常见的平面光波导测试技术包括波导特性测试和光输出功率测试。
波导特性测试主要关注光波导的传输性能，包括驻波比、插损、耦合效率等参数的测量。
光波导可以通过光纤器件的耦合测试来评估光纤与光波导之间的传输效果。
而光输出功率测试则用来评估光波导器件的输出性能，可以通过光功率计等仪器进行测量。
其次，光波导对环境的敏感性和稳定性也需要进行测试。
在实际应用中，光波导往往会受到温度、湿度等环境因素的影响，因此需要对其在不同环境条件下的性能进行测试。
常见的测试方法包括温度循环、湿度暴露和振动测试等。
最后，平面光波导的可靠性测试是评估其在长期使用中的性能和稳定性的关键。
光波导的理论以及制备方法介绍
光波导的理论以及制备方法介绍摘要由光透明介质(如石英玻璃)构成的传输光频电磁波的导行结构。
光波导的传输原理是在不同折射率的介质分界面上，电磁波的全反射现象使光波局限在波导及其周围有限区域内传播。
光波导的研究条件与当前科技的飞速发展是密不可分的，随着技术的发展，新的制备方法不断产生，从而形成了各种各样的制备方法，如离子注入法、外延生长法、化学气相沉淀法、溅射法、溶胶凝胶法等。
重点介绍离子注入法。
光波导简介如图所示为光波导结构图表1光波导结构如图中共有三层平面相层叠的光学介质，其对应折射率n0,n1,n2。
其中白色曲折线表示光的传播路径形式。
可以看出，这是依靠全反射原理使光线限制在一层薄薄的介质中传播，这就是光波导的基本原理。
为了形成全反射，图中要求n1>n0,n2。
一般来讲，被限制的方向微米量级的尺度。
图表2光波导模型如图2所示，选择适当的角度θ（为了有更好的选择空间，一般可以通过调整三层介质的折射率来取得合适的取值），则可以将光线限制在波导区域传播。
光波导具有的特点光波导可以用于限制光线传播光路，由于本身其尺寸在微米量级，就使得其有很多较好的特点：（1）光密度大大增强光波导的尺寸量级是微米量级，这样就使得光斑从平方毫米尺度到平方微米尺度光密度增大104—106倍。
（2）光的衍射被限制从前面可以看出，图示的光波导已经将光波限制在平面区域内，后面会提到稍微变动一下技术就可以做成条形光波导了，这样就把光波限制在一维条形区域传播，这就限制了光波的衍射，有一维限制（一个方向），二维限制（两个方向）区分（注：此处“一维”与“二维”的说法并不是专业术语，仅仅指光的传播方向的空间自由度，不与此研究专业领域的说法相混同）。
（3）微型元件集成化微米量级的尺寸集成度高，相应的成本降低（4）某些特性最优化非线性倍频阈值降低，波导激光阈值降低综上所述，光波导本身的尺寸优势使得其有很好的研究前景以及广泛的应用范围。
光波导的分类一般来讲，光波导可以分为以下几个大类别：图表3平面波导（planar）图表4光纤（fiber）图表5条形波导（channel）图表6脊型波导（ridge）上面介绍了几大类光波导形式，实际上这只是基本的几种形式，每一种都可以加以变化以适应不同环境及应用的需求。
平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术
平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术平面光波导(PLC, planar Lightwave circuit)技术随着FTTH的蓬勃发展，PLC(Planar Lightwave Circuit,平面光路)已经成为光通信行业使用频率最高的词汇之一，而PLC的概念并不限于我们光通信人所熟知的光分路器和AWG，其材料、工艺和应用多种多样，本文略作介绍。
1.平面光波导材料PLC光器件一般在六种材料上制作，它们是：铌酸锂（LiNbO3）、Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物、二氧化硅（SiO2）、SOI（Silicon-on-Insulator, 绝缘体上硅）、聚合物（Polymer）和玻璃，各种材料上制作的波导结构如图1所示，其波导特性如表1所示。
图1. PLC光波导常用材料铌酸锂波导是通过在铌酸锂晶体上扩散Ti离子形成波导，波导结构为扩散型。
InP波导以InP为称底和下包层，以InGaAsP为芯层，以InP或者InP/空气为上包层，波导结构为掩埋脊形或者脊形。
二氧化硅波导以硅片为称底，以不同掺杂的SiO2材料为芯层和包层，波导结构为掩埋矩形。
SOI波导是在SOI基片上制作，称底、下包层、芯层和上包层材料分别为Si、SiO2、Si和空气，波导结构为脊形。
聚合物波导以硅片为称底，以不同掺杂浓度的Polymer材料为芯层，波导结构为掩埋矩形。
玻璃波导是通过在玻璃材料上扩散Ag离子形成波导，波导结构为扩散型。
表1. PLC光波导常用材料特性2. 平面光波导工艺以上六种常用的PLC光波导材料中，InP波导、二氧化硅波导、SOI波导和聚合物波导以刻蚀工艺制作，铌酸锂波导和玻璃波导以离子扩散工艺制作，下面分别以二氧化硅波导和玻璃波导为例，介绍两类波导工艺。
二氧化硅光波导的制作工艺如图2所示，整个工艺分为七步：1)采用火焰水解法（FHD）或者化学气相淀积工艺（CVD），在硅片上生长一层SiO2，其中掺杂磷、硼离子，作为波导下包层，如图2（b）所示；2)采用FHD或者CVD工艺，在下包层上再生长一层SiO2，作为波导芯层，其中掺杂锗离子，获得需要的折射率差，如图2（c）所示；3)通过退火硬化工艺，使前面生长的两层SiO2变得致密均匀，如图2（d）所示。
平面光波导的设计原理及其应用研究
平面光波导的设计原理及其应用研究平面光波导是一种介质光波导，具有平面结构。
它的应用十分广泛，可以用于制作光纤通信系统、集成光学器件和光电传感器等。
本文将介绍平面光波导的设计原理和应用研究。
一、平面光波导的设计原理平面光波导的基本结构是由两个互相垂直的平面介质构成的，其中一个是导波层，另一个是衬底层。
引入了吸收层和耦合层等层次结构，可以使平面光波导具有优异的性能。
设计平面光波导需要考虑三个重要因素：模式、损耗和色散。
1. 模式设计模式设计是平面光波导最关键的部分，因为模式决定了光波传导的形态和光传输的性能。
具体而言，模式通常是通过将折射率的梯度引入光波导，以控制光线的传播路径和光线的模式传输。
导波层与衬底层的折射率差越大，则能够容纳的模式数目越多，功能越丰富。
2. 损耗设计损耗是光波导的另一重要因素。
它不仅会耗散光能，还会影响光传输的距离和信号质量。
因此，在设计平面光波导时，需要减少其光线的衰减。
常用的降低损耗的方法包括增加波导层厚度、采用低损耗材料、优化接头和减少Bragg反射等。
3. 色散设计色散是光波引起的一种现象，它使得入射的基频光和其频率较高的次谐波输送速度不一致，最终导致光波失真。
针对此问题，可以通过调节材料折射率的离散性或梯度让光波导的群速度失调减小，从而实现减小色散量的目的。
二、平面光波导的应用研究平面光波导由于其小尺寸、高集成度、低损耗等特点，因此被广泛应用于光通信、光子学、生物医学和光电传感器等领域。
1. 光通信平面光波导是现代光通信系统的重要组成部分，可以用于制作光纤通信系统。
平面光波导设备由于体积小、损耗低、信号带宽大和速度快等特点已得到广泛应用。
2. 光子学平面光波导不同于传统的光纤技术，具有大量的自由度，可以制造各种光学器件。
其集成度高，可以在同一基板上制造多种功能器件，如滤波器、耦合器、光扩散器、各种功率分配器与调节器等，尤其适用于光学芯片的自动化加工。
3. 生物医学由于其高反应速度、高分辨率、非接触性和零污染等优点，平面光波导技术在生物医学领域方面应用广泛。
光波导量产工艺
光波导量产工艺光波导是一种用于光通信和集成光学器件的关键技术。
光波导量产工艺是指大规模制造光波导器件的工艺流程和方法。
在这篇文档中，我将详细介绍光波导量产工艺的步骤和注意事项。
光波导量产工艺是通过将光波导材料和器件进行一系列的制作步骤，实现大规模制造的过程。
光波导器件主要由光波导芯片和外部封装组成。
光波导量产工艺的主要步骤包括：芯片设计、材料选择、制备工艺、封装和测试。
二、芯片设计1. 确定应用需求：根据波导器件的具体应用需求，例如光通信、生物传感等，确定波导器件的结构、尺寸、曲率等参数。
2. 设计光波导布图：使用光波导设计软件，根据应用需求进行布图设计，包括波导芯片的位置、宽度等。
3. 优化光波导参数：通过仿真软件模拟光波导的传输性能，优化芯片的形状和参数。
三、材料选择1. 选择基材：根据光波导器件的需求，选择适合的基材，如硅、氮化硅等。
2. 选择光波导材料：根据芯片设计，选择合适的光波导材料，如光纤、掺铒光纤等。
3. 获得材料并准备：从供应商处获得所需材料，并按照要求进行清洗、切割和研磨等处理。
四、制备工艺1. 制备基板：将选择的基材进行清洗，并进行干燥和去除表面杂质。
2. 制备光波导：使用光刻技术和薄膜沉积技术，将设计好的光波导布图转移到基材上。
3. 电子束曝光：使用电子束曝光仪器对波导芯片进行微细加工和曝光。
4. 膨胀：利用热处理技术，控制材料的膨胀系数，保证波导的整体结构稳定。
5. 晶圆切割：对制备好的基板进行切割，得到单个光波导芯片。
1. 选择封装材料：根据应用需求选择合适的封装材料，如环氧树脂、光纤等。
2. 选定封装方式：根据芯片的性质和尺寸，选择合适的封装方式，如倒装封装、直插封装等。
3. 进行封装：将光波导芯片放置在封装材料中，并进行固化和热处理等工艺步骤。
4. 进行电气连接：将封装好的波导芯片与其他电路板或设备进行连接。
1. 光学性能测试：通过光学仪器进行波导器件的传输性能、反射损耗、耦合损耗等方面的测试。
平面光波导（PLC）分路器封装技术
平面光波导（PLC）分路器封装技术平面光波导（PLC）分路器封装技术随着光纤通讯产业的复苏以及FTTX的发展，光分路器（Splitter）市场的春天也随之到来。
目前光分路器主要有两种类型：一种是采用传统光无源器件制作技术（拉锥耦合方法）生产的熔融拉锥式光纤分路器；另一种是采用集成光学技术生产的平面光波导（PLC）分路器。
PLC分路器是当今国内外研究的热门，具有很好的应用远景，然而PLC分路器的封装是制造PLC分路器中的难点。
PLC分路器内部结构。
PLC分路器的封装是指将平面波导分路器上的各个导光通路（即波导通路）与光纤阵列中的光纤逐一对准，然后用特定的胶（如环氧胶）将其粘合在一起的技术。
其中PLC分路器与光纤阵列的对准精确度是该项技术的关键。
PLC分路器的封装涉及到光纤阵列与光波导的六维紧密对准，难度较大。
当采用人工操纵时，其缺点是效率低，重复性差，人为因素多且难以实现规模化的生产等。
PLC分路器实物照片。
PLC分路器的制作PLC分路器采用半导体工艺（光刻、腐蚀、显影等技术）制作。
光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现1、1等分路；然后，在芯片两端分别耦合输进端以及输出真个多通道光纤阵列并进行封装。
其内部结构和实物照片分别如图1、2所示。
与熔融拉锥式分路器相比，PLC分路器的优点有：（1）损耗对光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要。
（2）分光均匀，可以将信号均匀分配给用户。
（3）结构紧凑，体积小，可以直接安装在现有的各种交接箱内，不需留出很大的安装空间。
（4）单只器件分路通道很多，可以达到32路以上。
（5）多路本钱低，分路数越多，本钱上风越明显。
同时，PLC分路器的主要缺点有：（1）器件制作工艺复杂，技术门槛较高，目前芯片被国外几家公司垄断，国内能够大批量封装生产的企业很少。
（2）相对于熔融拉锥式分路器本钱较高，特别在低通道分路器方面更处于劣势。
PLC分路器封装技术PLC分路器的封装过程包括耦合对准和粘接等操纵。
光波导工艺流程
光波导工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classicarticles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!光波导工艺流程1. 基板制备选择适当的基板材料，如石英、玻璃或聚合物。
光波导量产工艺
光波导量产工艺
光波导量产工艺指的是将光波导器件进行大规模制造的工艺过程。
以下是常见的光波导量产工艺步骤：
1. 基片准备：选择合适的基片材料，如硅、玻璃等，并进行清洗和表面处理。
2. 涂覆光波导材料：将光波导材料涂覆在基片上，形成薄膜。
3. 光刻：使用光刻技术，在光波导材料上进行图案的定义和转移。
4. 刻蚀：通过化学刻蚀或物理刻蚀的方法，将光刻图案转移到光波导材料上。
5. 接入器件：在光波导器件上接入探针或其他电子元件，以便对光波导进行测试和调试。
6. 熔接/蒸镀：如果需要进行光波导器件之间的连接，则使用熔接或蒸镀技术，在器件之间形成良好的光传输通道。
7. 选划/封装：对光波导器件进行选择并封装，以保护器件免受环境的影响。
8. 测试和质量控制：对光波导器件进行性能测试，并进行质量控制，以确保量产的光波导器件符合规格要求。
以上是光波导量产的一般工艺流程，不同的光波导器件可能会有些许差异，具体操作方法还需参考具体的制造工艺。
同时，随着光波导技术的不断发展，新的量产工艺也在不断出现。
光波导加工工艺流程
光波导加工工艺流程光波导加工可是个超有趣的事儿呢！咱先来说说啥是光波导。
简单来讲呀，光波导就像是光的小管道，能让光按照我们想要的路线走。
就好比给光修了一条专属的高速公路。
那光波导加工的工艺流程呢？这可就有不少好玩的步骤啦。
一、材料准备。
这是光波导加工的第一步哦。
要选择合适的材料呢。
比如说，有些时候会用玻璃材料，因为玻璃对光的传输特性很不错。
不过玻璃也有很多种类呀，就像我们挑水果一样，得精挑细选。
有时候呢，也会用一些特殊的聚合物材料，这种材料就像是个很听话的小助手，在加工过程中比较容易塑形。
这材料的纯度、均匀性都很重要呢。
要是材料不好，就像盖房子用了劣质的砖头，后面的工序再怎么努力都可能白搭啦。
二、光刻。
光刻这个步骤就像是给光波导画个设计图。
这时候呢，会用到光刻胶这种神奇的东西。
把光刻胶涂在材料表面，就像给材料穿了一件特殊的衣服。
然后呢，用光刻设备通过光照射光刻胶，把我们想要的光波导的图案印上去。
这个图案可讲究啦，就像画家画画一样，每一笔都有它的意义。
光刻设备的精度也得很高，要是精度不够，那画出来的图案就歪歪扭扭的，做出来的光波导就不能很好地让光跑在正确的路线上啦。
三、刻蚀。
光刻完了就到刻蚀啦。
刻蚀就像是个雕刻大师拿着小刻刀在材料上按照光刻出来的图案进行雕刻。
这时候呢，会用到一些化学试剂或者物理的方法。
如果是用化学试剂的话，就像让试剂和材料发生一场小小的化学反应，把不需要的部分去掉，留下我们想要的光波导的形状。
这个过程就像是在做一个超级精细的手工，一点点偏差都不行。
而且化学试剂的浓度、反应时间都得控制得刚刚好，不然就可能把该留的部分也给腐蚀掉了，那就糟糕咯。
四、清洗。
刻蚀完了之后呀，材料表面肯定脏兮兮的啦，有好多残留的东西。
这时候清洗就很重要啦。
就像我们做完饭要洗碗一样，得把锅碗瓢盆洗得干干净净的。
清洗的时候呢，要用专门的清洗液，把那些残留的光刻胶啊，刻蚀的副产物啊都给清洗掉。
要是清洗不干净，这些残留的东西就可能会影响光波导的性能，就像灰尘进到机器里，会让机器运转不顺畅一样呢。
平面波导光分路器技术
平面波导光分路器技术平面光波导(PLC)分路器技术1(平面光波导技术和应用 ................................................................. .. (2)1.1 平面光波导材料.................................................................. (2)1.2 平面光波导工艺.................................................................. (3)1.3 平面光波导的应用.................................................................. .. (4)2 FTTH核心器件---光分路器的分类及介绍 ................................................................. (6)2.1熔融拉锥光纤分路器(Fused FiberSplitter) .......................................................... . (6)2.2 平面光波导功率分路器(PLC Optical PowerSplitter) (7)2.3 两种光分路器的总结 ................................................................. (7)3 全球FTTH大发展下的PLC光分路器产业现状.................................................................. . (8)3.1 国外FTTH发展现状 ................................................................. . (8)3.2 国FTTH光分路器观察:热点归热点市场归市场 .................................................................15平面光波导(PLC)分路器技术1(平面光波导技术和应用随着FTTH的蓬勃发展，PLC(Planar Lightwave Circuit,平面光路)已经成为光通信行业使用频率最高的词汇之一，而PLC的概念并不限于我们光通信人所熟知的光分路器和AWG，其材料、工艺和应用多种多样，下面略作介绍。
12平面光波导4_波导参数
1.959871031 , , h 1.826344363 { h 1.803500341 ,{m1 1.8643439971 1.862433244 } }
26
光波导传输损耗的测量
0
L
Rmin 0
此时耦合效率最高，波导中获得最大的导波光
10
波导薄膜材料的折射率和厚度的测量
光波导是导波光电子器件和集成光学器件中的主要 元件，为了提高各类光波导器件的性能，对波导各种参 量的表征是必不可少的。只有在此基础上才能进一步分 析、设计、优化光波导器件。
它的主要测试有:
波导薄膜材料的折射率（梯度折射率）和厚度的测量， 波导的渐变折射率的测量, 薄膜及体材料双折射测量， 平面光波导损耗的测量。
18
实物图 激光器 偏振器 分光镜 小孔 控制箱 θ/2θ转台 探测器
小孔
探测器
19
光路部分
20
转台
耦合支架
21
控制与采集部分
控制箱前面板
控制箱后面板接线
22
软件
23
波导参数 计算
( k02 n12 2 )1/2 2 2 p ( 2 k0 n2 )1/2 2 q ( 2 k02 n3 )1/2 k 0 2 /
29
Filtered Image
qm1 m1
qm1 m1
24
高折射率棱镜
波长650nm 金属膜
导波层 空气
TM模满足模式本征方程：
2 h N 2 m tan 1 1 1 2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.平面光波导工艺
以上六种常用的PLC光波导材料中，InP波导、二氧化硅波导、SOI波导和聚合物波导以刻蚀工艺制作，铌酸锂波导和玻璃波导以离子扩散工艺制作，下面分别以二氧化硅波导和玻璃波导为例，介绍两类波导工艺。
二氧化硅光波导的制作工艺如图2所示，整个工艺分为七步：
1)采用火焰水解法（FHD）或者化学气相淀积工艺（CVD），在硅片上生长一层SiO2，其中掺杂磷、硼离子，作为波导下包层，如图2（b）所示；
2)采用FHD或者CVD工艺，在下包层上再生长一层SiO2，作为波导芯层，其中掺杂锗离子，获得需要的折射率差，如图2（c）所示；
3)通过退火硬化工艺，使前面生长的两层SiO2变得致密均匀，如图2（d）所示。
4)进行光刻，将需要的波导图形用光刻胶保护起来，如图2（e）所示；
5)采用反应离子刻蚀（RIE）工艺，将非波导区域刻蚀掉，如图2（f）所示；
6)去掉光刻胶，采用FHD或者CVD工艺，在波导芯层上再覆盖一层SiO2，其中掺杂磷、硼离子，作为波导上包层，如图2（g）所示；
7)通过退火硬化工艺，使上包层SiO2变得致密均匀，如图2（h）所示。
二氧化硅波导工艺中的几个关键点：
1)材料生长和退火硬化工艺，要使每层材料的厚度和折射率均匀且准确，以达到设计的波导结构参数，尽量减少材料内部的残留应力，以降低波导的双折射效应；
2)RIE刻蚀工艺，要得到陡直且光滑的波导侧壁，以降低波导的散射损耗；
3)RIE刻蚀工艺总会存在Undercut，要控制Undercut量的稳定性，作为布版设计时的补偿依据。
图2. 二氧化硅光波导的制作工艺
玻璃光波导的制作工艺如图3所示，整个工艺分为五步：
1)在玻璃基片上溅射一层铝，作为离子交换时的掩模层，如图3（b）所示；
2)进行光刻，将需要的波导图形用光刻胶保护起来，如图3（c）所示；
3)采用化学腐蚀，将波导上部的铝膜去掉，如图3（d）所示；
4)将做好掩模的玻璃基片放入含Ag+－Na+离子的混合溶液中，在适当的温度下进行离子交换，如图3（e）所示，Ag+离子提升折射率，得到如图3（f）所示的沟道型光波导；
5)对沟道型光波导施以电场，将Ag+离子驱向玻璃基片深处，得到掩埋型玻璃光波导，如图
3（g）所示。
图3. 玻璃光波导的制作工艺。