基于极化聚合物材料DRl%2fSU-8的电光开关的研制.pdfVIP

第六届全国塑料光纤、聚合物光子学会议论文集 中国·东莞2010年10月28日一11月1日 基于极化聚合物材料DRl／SU-8的电光开关的研制 张峰，王辉，李涛，高磊，张大明，陈长鸣’ (集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区，吉林大学电子科学与工程学院， 长春130012) 摘要：本文研究了一种基于DRI／SU．8材料的聚合物电光开关。电光材料为主客掺杂型DRl／SU．8 以PMMA和SU．8为上、下包层材料M．Z型光波导；在波导上制作了CPW行波铝电极，制得电光 开关器件。测试得到开关器件的最小插入损耗为20dB，开关时间约6¨s。 关键词：DRl／SU．8材料；聚合物光波导：聚合物电光开关 0 引言 光开关是光通信系统中的关键部件，可以实现光束在时间、空间、波长上的切换，对光通信系 统的整体性能有重要影响。目前用于制作电光开关的材料主要有无机材料和极化聚合物材料。和无 机材料相比，极化聚合物材料具有工艺简单、折射率可变、电光系数高、响应速度快等优点【l】，成 为国内外研究的热点材料。 本文用DRI／SU．8材料做芯层，自主合成的PMMA材料和SU．8做上、下包层，制得M．Z型波 导；并在M．Z波导上制备了CPW行波电极，经过电晕极化使生色团分子DRl取向，制得电光开关， 并得到电光开关的测试结果。 1电光材料的制备 SU-8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶，在近紫外光范围内光吸收度很低，可得到具 有垂直侧壁和高深宽比的图形；SU一8胶不导电，在电镀时可以直接作为绝缘体使用；还具有良好的 力学性能、抗化学腐蚀性、热稳定性和较强的自平整能力1241。 将生色团DRl掺入到SU．8的稀释液中，加热搅拌均匀，形成主客掺杂型材料DRI／SU．8。SU．8 与稀释液的质量比为4：1。我们尝试配制了DRl与SU-8质量比不同的材料，实验证明，随着DRl 与SU一8质量比的增大，材料的电光系数逐渐增大，波导的通光损耗也逐渐增大，必须通过优化取一 个适当的掺杂比。我们选取的DRl与SU．8质量比为15wt％。 资助． Tel：0431 +Email：ehenchangmin96@yahoo．com．cn 119 中日·g莞2010#10月28 第A月全目塑料光坪、镕☆物光f{☆*论文集 B--11月1日 2电先开关器件的制备 在硅村底上旋涂层SU一8材料．同化后作为下包层再旋涂一层SU-8材料，通过光刻、显影， 得到凹槽：将DRI／SU．8材料灌八凹槽中，固化后作为芯层．用反应离子刻蚀的方法把芯层上方平 最终得到截面结构为矩形的光波导岬】，在波导上 板刻蚀掉，再旋涂一层PMMA上包层材料并固化， 真空蒸镀层铝膜：旋涂BP2i8光刻胶，固化； ．次光刻；显影．再次曝光。去除铝电极上的光刻 胶。 器件的端面结构示意图如图1所示，圈2为制备的su-8凹槽的端面显微镜照H。从图2可以看 出，凹槽的侧壁陡直，尺寸符合设计要求，形貌较好。 __一镕自# —+FMMA上包层 —+DRI／SUo$ ■圈 -+Si底 圉I镕件端面示意图 目2M镕#ⅢⅡm镜HH 图3(a)㈣为电极100倍放大的显微镜照片，照片显示电极边缘半整，电极的输^输出区和互作 用匡形貌较好。输入输出区中心屯极宽120pm，地电极宽2009ttt，中心与地电报之间的间隙为65u,ra。 互作用区中心电极宽28um，地电极宽1001_Lm，中心与地电极之间的间隙为I