1、平面光波導(PLC,planarLightwavecircuit)技術隨著FTTH的蓬勃發展，PLC(PlanarLightwaveCircuit?面光路)已經成為光通信行業使用頻率最高的詞匯之一，而PLC的概念并不限于我們光通信人所熟知的光分路器和AWG,其材料、工藝和應用多種多樣，本文略作介紹。1 .平面光波導材料PLC光器件一般在六種材料上制作，它們是：鋸酸鋰(LiNbO3)、出-V族半導體化合物、二氧化硅(SiO2)、SOI(Silicon-on-Insulator,絕緣體上硅)、聚合物(Polymer)和玻璃，各種材料上制作的波導結構如圖1所示，其波導特性如表1所示。圖1.PLC光波

2、導常用材料鋸酸鋰波導是通過在鋸酸鋰晶體上擴散Ti離子形成波導，波導結構為擴散型。InP波導以InP為稱底和下包層，以InGaAsP為芯層，以InP或者InP/空氣為上包層，波導結構為掩埋脊形或者脊形。二氧化硅波導以硅片為稱底，以不同摻雜的SiO2材料為芯層和包層，波導結構為掩埋矩形。SOI波導是在SOI基片上制作，稱底、下包層、芯層和上包層材料分別為Si、SiO2、Si和空氣，波導結構為脊形。聚合物波導以硅片為稱底，以不同摻雜濃度的Polymer材料為芯層，波導結構為掩埋矩形。玻璃波導是通過在玻璃材料上擴散Ag離子形成波導，波導結構為擴散型。折射率芯層，包層，折射率差(dB/cra)-含損甩邯

3、鶴面卜2%05/ha的3-SQr，145”0.ux025-SOP3A7陪011g/Polymer13-1M-1ob14”*如00A表1.PLC光波導常用材料特性2 .平面光波導工藝以上六種常用的PLC光波導材料中，InP波導、二氧化硅波導、SOI波導和聚合物波導以刻蝕工藝制作，鋸酸鋰波導和玻璃波導以離子擴散工藝制作，下面分別以二氧化硅波導和玻璃波導為例，介紹兩類波導工藝。二氧化硅光波導的制作工藝如圖2所示，整個工藝分為七步：1)采用火焰水解法(FHD)或者化學氣相淀積工藝(CVD),在硅片上生長一層SiO2,其中摻雜磷、硼離子，作為波導下包層，如圖2(b)所示；2)采用FHD或者CVD工藝，在

4、下包層上再生長一層SiO2,作為波導芯層，其中摻雜錯離子，獲得需要的折射率差，如圖2(c)所示；3) 通過退火硬化工藝，使前面生長的兩層SiO2變得致密均勻，如圖2(d)所示。4)進行光刻，將需要的波導圖形用光刻膠保護起來，如圖2(e)所示；5)采用反應離子刻蝕(RIE)工藝，將非波導區域刻蝕掉，如圖2(f)所示；6)去掉光刻膠，采用FHD或者CVD工藝，在波導芯層上再覆蓋一層SiO2,其中摻雜磷、硼離子，作為波導上包層，如圖2(g)所示；7)通過退火硬化工藝，使上包層SiO2變得致密均勻，如圖2(h)所示。3%圖2.二氧化硅光波導的制作工藝玻璃光波導的制作工藝如圖3所示，整個工藝分為五步：1

5、)在玻璃基片上濺射一層鋁，作為離子交換時的掩模層，如圖3(b)所示;2)進行光刻，將需要的波導圖形用光刻膠保護起來，如圖3(c)所示；3)采用化學腐蝕，將波導上部的鋁膜去掉，如圖3(d)所示；4)將做好掩模的玻璃基片放入含Ag+Na+離子的混合溶液中，在適當的溫度下進行離子交換，如圖3(e)所示，Ag+離子提升折射率，得到如圖3(f)所示的溝道型光波導；5)對溝道型光波導施以電場，將Ag+離子驅向玻璃基片深處，得到掩埋型玻璃光波導，如圖3(g)所示。圖3.玻璃光波導的制作工藝3 .平面光波導的應用鋸酸鋰晶體具有良好的電光特性，在電光調制器中應用廣泛。InP材料既可以制作光有源器件又可以制作光無源器件，被視為光有源/無源器件集成的最好平臺。SOI材料在MEMS器件中應用廣泛，是光波導與MEMS混合集成的優良平臺。聚合物波導的熱光系數是SiO2的32倍，應用在需要熱光調制的動態器件中，可以大大降低器件功耗。玻璃波導具有最低的傳輸損耗和與光纖的耦合損耗，而且成本低廉，是目前商用光分路器的主要材料。二氧化硅光波導具有良好的光學、電學、機械性能和熱穩定性，被認為是無源光集成最有實用前景的技術途徑。TranMiiisionLine圖5.基于玻璃光波導的光分路器圖6.基于聚合物光波導的熱光開關陣列Electrode3dB-Cempl%*iOutput/E崢InputWcvegurd