激光直写技术制备SiO2-TiO2条形光波导工艺研究

李爱魁; 王泽敏; 刘家骏; 曾晓雁

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激光直写技术制备SiO2-TiO2条形光波导工艺研究

李爱魁 , 王泽敏 , 刘家骏 , 曾晓雁

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激光直写技术制备SiO2-TiO2条形光波导工艺研究

1.
华中科技大学武汉光电国家实验室, 武汉 430074

作者简介: 李爱魁(1977- ),男,博士研究生,主要从事激光化学复合微加工..

通讯作者: 曾晓雁, xyzeng@mail.hust.edu.cn

基金项目:
国家高技术发展研究计划“八六三”资助项目(2005AA311030);国家自然科学基金资助项目(5075086)
中图分类号: TN252

Direct laser writing of strip waveguide in sol-gel film

1.
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China

Corresponding author: ZENG Xiao-yan, xyzeng@mail.hust.edu.cn

CLC number: TN252

摘要: 为了研究激光直写技术在光波导制备中的应用,采用波长为1.07μm的连续光纤激光器制备了硅基SiO2-TiO2条形光波导。探讨了激光直写技术制备条形光波导的原理,研究了激光参数对条形光波导宽度的影响,最后测试了光波导的通光模场以及光传输损耗。结果表明,条形光波导的宽度随着激光功率密度的增加而增大。当激光扫描速率在0.1mm/s~1mm/s范围内变化时,条形光波导的宽度随着激光扫描速率的增加而降低;高于1mm/s时对波导宽度无明显影响。在优化的工艺参数下,激光直写得到的条形波导的厚度约为0.4μm,宽度为120μm,整条波导非常均匀、准直性很好,对于1550nm波长的光呈多模传输,最小传输损耗为1.7dB/cm。
- 激光技术 /
- 条形光波导 /
- 激光直写 /
- SiO2-TiO2 /
- 传输损耗
Abstract: In order to study the application of laser direct writing technology in the fabrication of strip optical waveguides,the SiO2-TiO2 strip waveguides based on silicon were manufactured using a continuous fiber laser with the wavelength of 1.07μm.The mechanism on the fabrication of strip waveguides by laser direct writing was discussed.The effect of the laser parameter on the width of waveguides was studied.Finally,the propagation mode field and optical loss at the wavelength of 1550nm were measured.The results indicate that the width of strip waveguide increases with the increase of laser power density and the decrease of laser scan velocity at the range of 0.1mm/s~1mm/s.There is no evident influence on the width of the strip waveguide when the laser scan velocity is higher than 1 mm/s.The strip waveguide with a height of 0.4μm and a width of 120μm was obtained by laser direct writing at the optimized parameters.The mode field in the optical waveguide is multi-mode at the wavelength of 1550 nm.The minimum propagation loss is 1.7dB/cm.

[1]	SHEN Z C,KONG W J,SONG Y X,et al.The optimum design and preparation of ZrO2/SiO2 polarizing film[J].Laser Technology,2005,29(1):101-103 (in Chinese).
[2]	HIROSE T,FOKINE M,SAITO K.Waveguide writing by CO2 laser annealing on sputtered silica film[J].Journal of Non-Crystalline Solids,2006,352(6/7):664 -668.
[3]	LIANG Q L,ZHAO G Y,LU J G.Synthesis and fine patterning of organic-inorganic composite SiO2-Al2O3 thick films[J].Applied Surface Science,2007,253(12):5442-5446.
[4]	HUANG J F.Principle and technology of sol-gel[M].Beijing:Chemical Industry Press,2005:116(in Chinese).
[5]	TAYLOR D J,FABES B D.Laser processing of sol-gel coatings[J].Journal of Non-Crystalline Solids,1992,147(48):457-462.
[6]	GUGLIELMI M,COLOMBO P,MANCINELLI DEGLI ESPOSTI L,etal.Characterization of laser-densified sol-gel films for the fabrication of planar and strip optical waveguides[J].Journal of Non-Crystalline Solids,1992,147/148(1/2):641-645.
[7]	PELLI S,RIGHINI G C,SCAGLIONE A,et al.Direct laser writing of ridge optical waveguides in silica-titania glass sol-gel films[J].Optical Materials,1996,5(1/2):119-126.
[8]	ZHAI J W,ZHANG L Y,YAO X,et al.Characteristics of laser-densi-fied and conventionally heat treated sol-gel derived silica-titania films[J].Surface and Coatings Technology,2001,138 (2/3):135-140.
[9]	LI X Y,LI H L,LIU J W,et al.Conductive line preparation on resin surfaces by laser micro-cladding conductive pastes[J].Applied Surface Science,2004,233 (1/4):51-57.
[10]	ZHAI J W,ZHANG L Y,YAO X.The etched capacity for sol-gel de-rived silica-titania composited films[J].Jounal of Inorganic Materials,1999,14(1):133-137.
[11]	REED G T,KNIGHTS A P.Silicon photonics[M].West Sussex:John Wiley & Sons,2004:71.

[1]	李爱魁 , 王泽敏 , 刘家骏 , 曾晓雁 . SiO2-TiO2溶胶-凝胶薄膜的激光致密化研究. 激光技术, 2008, 32(4): 343-345,349.
[2]	朱大庆 , 金曦 . CO2激光直写制作聚酰亚胺多模波导技术的研究. 激光技术, 2010, 34(5): 686-689. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.030
[3]	吴波 , 吴云峰 , 匡艳 . 激光直写制备薄膜铂电阻技术研究. 激光技术, 2012, 36(3): 379-381.
[4]	符运良 , 袁一方 , 吴英才 , 陈抱雪 . LiNbO3光波导F-P腔滤波器的分析设计. 激光技术, 2005, 29(1): 40-42,65.
[5]	成娟娟 , 谢康 . 新型反谐振反射光波导传感器的研究. 激光技术, 2007, 31(1): 74-76,101.
[6]	李震 , 倪日文 , 曾笔鉴 . 一种基于快速自动聚焦的相变光刻系统. 激光技术, 2016, 40(2): 178-182. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.02.006
[7]	赵长明 , 王云石 , 郭陆灯 , 张海洋 , 张子龙 , 张立伟 , 郑征 , 李建 . 激光无线能量传输技术的发展. 激光技术, 2020, 44(5): 538-545. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.05.003
[8]	杜惊雷 , 曾阳素 , 黄晓阳 , 粟敬钦 , 郭永康 , 崔铮 . 畸变的掩模对光刻图形质量的影响. 激光技术, 2002, 26(1): 20-22.
[9]	马芳 , 李辉 , 谭荣清 , 石佳俊 . 同步调制调Q射频波导CO₂激光器研究. 激光技术, 2019, 43(1): 75-78. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.01.015
[10]	叶昌庚 , 闫平 , 欧攀 , 巩马理 . 基于CO2激光的双包层光纤端帽熔接实验研究. 激光技术, 2007, 31(5): 456-458.
[11]	童卫红 , 江东 , 周鼎富 , 杨泽后 , 陈涌 , 孙鹏 , 陈云亮 , 陈亦庆 . 化学气体CO2差分吸收激光雷达告警技术的研究. 激光技术, 2007, 31(5): 479-482.
[12]	田国周 , 欧群飞 , 钟鸣 , 叶大华 , 吕百达 . 2kJ高能量钕玻璃激光器的热管理技术分析. 激光技术, 2007, 31(3): 253-256.
[13]	李维来 , 李英 , 李伟 . 157nm激光刻蚀晶体光纤SiO2机理的研究. 激光技术, 2006, 30(6): 601-604.
[14]	龚美美 , 谢林圯 , 吴腾 , 师文庆 , 黄江 , 谢玉萍 , 何宽芳 . TC4表面激光熔覆Fe60-TiO₂涂层性能研究. 激光技术, 2022, 46(4): 551-555. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.04.018
[15]	李玥 , 王燕 . 飞秒激光加工Ag-TiO₂微纳结构及其光催化性能研究. 激光技术, 2022, 46(2): 163-168. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.02.003
[16]	王加贤 , 庄鑫巍 , 张凤娟 . 低能量抽运的增益开关型Cr4+：Mg2SiO4激光器. 激光技术, 2006, 30(5): 501-503.
[17]	叶亚云 , 袁晓东 , 向霞 , 王海军 , 晏良宏 , 陈猛 , 吕海兵 , 贺少勃 . 激光冲击波清洗K9玻璃表面SiO2颗粒的研究. 激光技术, 2011, 35(2): 245-248. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.02.028
[18]	李文兵 , 李祥友 , 曾晓雁 . 激光微细熔覆电阻浆料直写电阻技术初步研究. 激光技术, 2005, 29(2): 123-125,134.
[19]	张惜 , 刘晓东 . 基于图像处理技术的激光直写导光板网点设计. 激光技术, 2015, 39(6): 751-755. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.06.004
[20]	胡增荣 , 童国权 , 陈长军 , 郭华锋 , 周亮 , 徐家乐 . 激光纳米表面工程技术. 激光技术, 2014, 38(6): 764-770. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.06.009

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激光直写技术制备SiO2-TiO2条形光波导工艺研究

通讯作者: 曾晓雁, xyzeng@mail.hust.edu.cn

作者简介: 李爱魁(1977- ),男,博士研究生,主要从事激光化学复合微加工.

1. 华中科技大学武汉光电国家实验室, 武汉 430074

收稿日期: 2007-03-20
录用日期: 2007-06-20
网络出版日期: 2008-06-25

基金项目: 国家高技术发展研究计划“八六三”资助项目(2005AA311030);国家自然科学基金资助项目(5075086)

关键词:

摘要: 为了研究激光直写技术在光波导制备中的应用,采用波长为1.07μm的连续光纤激光器制备了硅基SiO2-TiO2条形光波导。探讨了激光直写技术制备条形光波导的原理,研究了激光参数对条形光波导宽度的影响,最后测试了光波导的通光模场以及光传输损耗。结果表明,条形光波导的宽度随着激光功率密度的增加而增大。当激光扫描速率在0.1mm/s~1mm/s范围内变化时,条形光波导的宽度随着激光扫描速率的增加而降低;高于1mm/s时对波导宽度无明显影响。在优化的工艺参数下,激光直写得到的条形波导的厚度约为0.4μm,宽度为120μm,整条波导非常均匀、准直性很好,对于1550nm波长的光呈多模传输,最小传输损耗为1.7dB/cm。