5.3.2. Метод плазмової полімеризації

Якщо проходить електричний розряд через газ, який містить легкі органічні сполуки, то може пройти полімеризація і при відповідних умовах на стінках або на електродах установки можуть бути отримані гладкі, чисті, вільні від дефектів плівки. Товщина таких плівок може бути від 20 нм до декількох мікрометрів. Нижче показана типова установка для плазмової полімеризації.

Рис. Установка для виготовлення тонкоплівкових хвилеводів методом плазмової полімеризації

Нижній електрод приєднаний до генератора з частотою 13,56 МГц через узгоджувач імпедансів. Він охолоджується водою і розміщений на ізольованих стійках на висоті 10 см над основою. Підкладка розміщується на цьому електроді. На верхньому електроді підтримується нульовий потенціал. Камера відкачується дифузійним насосом до тиску 2×10–6 мм рт. ст. або нижче, клапан закривається і далі система відкачується механічним насосом через дросельний клапан. На цьому етапі через вентиль на верхній пластині додається аргон. В потік аргону з нагрітого резервуару вводиться мономер через регульований вентиль-натікач.

Даним способом можна вирощувати хвилеводні плівки з хорошими оптичними характеристиками шляхом полімеризації з таких речовин як циклогексан, ацетон, гексен-1, ізопропілсилан, вінілтриметилсилан і гексаметилдисилоксан. Товщина плівки пропорційна часу напилення, причому швидкість залишається сталою навіть при зміні концентрації мономеру в 5 раз.

При підведеній потужності у 200 Вт швидкість росту плівки з вінілтриметилсилану становить приблизно 200 нм/хв. При більших швидкостях у плівці будуть спостерігатись утворювані вузли полімеру.

Якщо при вирощуванні плівки використовувати два мономери, напр., гексаметилдисилоксан і вінілтриметилсилан, то змінюючи співвідношення цих мономерів у суміші, можна змінювати показник заломлення плівки. Таким способом можна отримати хвилеводні плівки з плавною зміною показника заломлення.

Кращі хвилеводи, які були виготовлені даним методом, характеризувалися оптичними втратами 0,04 дБ/см для випромінювання з λ = 632,8 нм.

5.3.3. Метод осадження з розчину

Для виготовлення хвилеводів можна використовувати багато діелектричних матеріалів, які можна легко привести у рідкий стан.

Матеріал

Фоторезист Епоксидна смола Поліметилметакрилат Поліурентан

Розчинник

Ацетон Патентовані сполуки Хлороформ, толуол Ксилол

Якщо у такий розчин занурити підкладку і повільно її витягнути, то після висихання і отвердіння залишку матеріалу на підкладці утвориться тонкий діелектричний шар. Взагалі можуть використовуватись три методи:

1) підкладка покривається потрібним матеріалом і для видалення залишку матеріалу та отримання шару з однорідною товщиною обертається навколо осі, нормальної до поверхні (метод центрифугування),

2) підкладка занурюється у розріджений матеріал і повільно з нього витягується,

3) підкладка покривається матеріалом і перевертається, при цьому залишок матеріалу стікає.

Перевагою даного методу є те, що немає потреби у використанні дорогого устаткування для виготовлення хвилеводних плівок і, як наслідок, отримані цим методом хвилеводи є відносно недорогими. Однак, чистота матеріалу є гіршою у порівнянні з чистотою, яка отримується при використанні методу розпилення, а неоднорідність товщини є відносно вищою.

Використовуючи метод занурення, при якому підкладка у горизонтальному положенні спочатку покривалася розчином, а потім поверталась у вертикальне положення, щоб залишки розчину змогли стекти, були виготовлені плівки з епоксидної смоли, які характеризувались втратами 0,3 дБ/см.