CN102565951B

CN102565951B - 具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件及其制造方法

Info

Publication number: CN102565951B
Application number: CN201010600098.6A
Authority: CN
Inventors: 李明昌; 古凯宁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: CN102565951A

Abstract

本发明是有关于一种具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件及其制造方法。该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件包括：一基层、至少一反向耦合层、一介质层、与至少一顺向耦合层，其中，该顺向耦合层的一端可与一外部光纤连接，以耦合光纤所传输的该光波，并且，经由顺向耦合层-该介质层-该反向耦合层的耦合顺序，光波可高效率地被耦合进入反向耦合层之中，并于局限于反向耦合层之内传递。此外，借由该制造方法可使用现有半导体工艺而低成本且大量地制造该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件。

Description

具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种波导耦合元件，特别是涉及一种可高效率地耦合光波的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件及其制造方法。

背景技术

近年来，由于网络与资讯传递的发达，利用网络所传输的数据量大为增加，因此，传统通过同轴电缆线进行数据传输的方式，已不敷使用；然而，相较于同轴电缆线，光纤具有通信容量大、信号损耗小、不受电磁干扰、重量轻、以及体积小等诸多优点，故，光纤传输已成为目前网络传输数据的主要工具。

除了光纤之外，用以耦接光纤的光学元件亦于光通讯领域之中扮演极重要的角色。光学元件可分为主动元件与被动元件，主动元件指具有可执行能量转换功能的光学元件，例如电光调制器能够进行电光转换的光源；而被动元件所指的是对于光波呈现静态转换效应的光学元件，其中，耦合器属于被动元件的一种，其可将光波耦合于波导管(waveguide)与波导管之间、或者光纤(fiber)与波导管之间。耦合器依照其耦合光波方向的不同可分为顺向耦合器(co-direction coupler)与反向耦合器(contra-direction coupler)。

请参阅图1，现有习用的一种光学波导元件的立体图，如图1所示，该光学波导元件25′包括：一基层252′、一顶层254′与一波导层256′，其中，光波于波导层256′之中传递。图1所示的光学波导元件25′为结构相当简单的顺向耦合器(co-direction coupler)，传统上，该波导层256′为矩形，然，为了与光纤结合，实际制作时，波导层256′通常会被制成圆形。前述的光学波导元件25′的优点在于可利用半导体材料与工艺进行积体化与微小化的制作，其缺点则在于该波导层256′的高度(厚度)无法被制作得太高，导致其与光纤连结上的困难(光纤的芯尺寸大约8μm)。

另外，请参阅图2，现有习用的一种具有表面光栅的光学波导元件的立体图，如图2所示，该具有表面光栅的光学波导元件1′包括：一基层2′与一光学波导3′。该光学波导3′形成于该基层2′的一基面21′，且光学波导3′具有一顶面31′、一第一侧面32′与一第二侧面33′，其中，多个凹槽30′于该第一侧面32′之上形成一表面光栅(grating)4′，且，该表面光栅4′的周期决定于该多个凹槽30′的间距。上述的具有表面光栅的光学波导元件1′为一反向耦合器，其可通过该周期性的表面光栅4′，以耦合特定波长的光波，例如，波长为1490nm的光波；并且，借由改变凹槽30′的间距，可调整表面光栅4′的周期，使得该光学波导3′可通过表面光栅4′耦合并传输不同波长的光波。

上述该具有表面光栅的光学波导元件1′为反向耦合器(contra-direction coupler)，其优点在于可改变该周期性的表面光栅4′的周期，以耦合特定波长的光波；然，为了使得该表面光栅4′与光纤结合时不受损坏，因此，表面光栅4′之上须再形成一保护层，但该保护层的形成却导致了该光学波导元件1′耦合光波的效率降低，此外，使用该具有表面光栅的光学波导元件1′执行光波耦合之时，表面光栅4′的周期亦必须与光波达到相位匹配，才可有效率地进行耦合光波的工作，如此限制，降低了具有表面光栅的光学波导元件1′对于宽频光源的总体耦合效率。

由此可见，上述现有的光学波导元件(即，结构相当简单的顺向耦合器)，以及具有表面光栅的光学波导元件(即，可耦合特定波长的反向耦合器)在产品结构、制造方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件及其制造方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的光学波导元件存在的缺陷，而提供一种新的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，所要解决的技术问题是使其具有至少一顺向耦合层与至少一反向耦合层，以利用该顺向耦合层连接一光纤并耦合一光波，且将该光波局限于该反向耦合层之内传递，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，提供一种具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，所要解决的技术问题是借由该制造方法，可使用现有半导体工艺而低成本且大量地制造该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，包括：一基层；至少一反向耦合层，形成于该基层之上，一光波可局限于该反向耦合层之内传递；一介质层，以包覆反向耦合层的方式形成于基层之上；以及至少一顺向耦合层，形成于该介质层之上，该顺向耦合层的一端可与一外部光纤连接，以耦合光纤所传输的该光波；其中，该介质层的折射系数相同于顺向耦合层的折射系数，使得光波于顺向耦合层内传递时，会将介质层与该顺向耦合层视为同一物质，故光波可无损耗地经由介质层被耦合进入该反向耦合层。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，该基层为一半导体材料基层、一半导体复合材料基层与一玻璃基层中任一种。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，该反向耦合层的材料为硅、氮化硅、氮化氧硅、与碳化硅中任一种。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，该反向耦合层的结构为一楔形结构。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，该介质层为一半导体材料或半导体复合材料。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，该顺向耦合层为一感光材料，其材料编号为SU-8。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，该顺向耦合层的结构为一三维锥状结构，其具有一斜表面，当该斜表面的一表面斜率越高，则顺向耦合层对该光波的耦合效率越高。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，该反向耦合层的折射系数系大于该介质层的折射系数，该顺向耦合层的折射系数系大于空气的折射系数，且该基层的折射系数系大于空气的折射系数。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，借由该顺向耦合层-该介质层-该反向耦合层的高效率耦合，该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件可耦合的光波长范围为1530nm～1580nm。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，该顺向耦合层还具有一斜表面，当该斜表面与介质层的表面的夹角小于0.674°时，顺向耦合层的光藕合效率高于90％。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，包括：(a)置备一基层；(b)在该基层之上形成一反向耦合层；(c)利用微影蚀刻的方式，将该反向耦合层制成一楔形结构；(d)以包覆该反向耦合层的方式，在基层之上形成一介质层；(e)在该介质层之上形成一顺向耦合层；(f)制备一模具；(g)使用该模具，以压模的方式将该顺向耦合层制成一三维锥状结构；以及(h)利用微影蚀刻的方式将顺向耦合层的两侧面制成一楔形表面。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，该步骤(c)还包括：(c1)在该反向耦合层之上形成一第一光阻层；(c2)借由曝光显影决定该第一光阻层的图形；(c3)以第一光阻层为阻挡层，蚀刻反向耦合层；及(c4)移除第一光阻层。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，该步骤(f)还包括：(f1)制备一模具基板；(f2)涂布一第二感光材料于该模具基板之上；(f3)压印该第二感光材料，使其具有一特定角度；(f4)借由曝光显影，将第二感光材料制成一三维锥状结构；(f5)填入一聚合物于模具基板；(f6)静置该聚合物一段时间；及(f7)将聚合物由模具基板之上移除。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，该介质层借由电浆辅助化学气相沉积技术而形成于该基层之上。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，使用电浆辅助化学气相沉积技术形成该介质层之时，同时通入氮气、氧化亚氮、甲烷、与氨气。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，该第二感光材料的材料编号为SU-8。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，该聚合物的材料为聚二甲基硅氧烷(Poly-dimethylsiloxane，PDMS)。

前述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，该模具基板为一半导体材料基板、一半导体复合材料基板与一玻璃基板中任一种。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件及其制造方法至少具有下列优点及有益效果：

该具有顺向与反向耦合器特性的波导耦合元件的结构简单，且借由顺向耦合层可轻易地与光纤连接。

该具有顺向与反向耦合器特性的波导耦合元件的光耦合效率高，其中，借由分别地选择反向耦合层、介质层与顺向耦合层的材料及其折射系数，使得光波可经由顺向耦合层-介质层-反向耦合层的耦合顺序，高效率地被耦合进入反向耦合层之中传递。

承上述第2点，借由顺向耦合层-介质层-反向耦合层的高效率耦合，该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件可耦合的光波长范围为1530nm～1580nm。

通过本发明所提出的制造方法，可使用现有半导体工艺而低成本且大量地制造则该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，而不需要使用其它任何特殊设备。

综上所述，本发明一种具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件及其制造方法。该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件包括：一基层、至少一反向耦合层、一介质层、与至少一顺向耦合层。经由顺向耦合层-该介质层-该反向耦合层的耦合顺序，光波可高效率地被耦合进入反向耦合层之中，并于局限于反向耦合层之内传递。此外，借由该制造方法可使用现有半导体制程而低成本且大量地制造该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是现有习用的一种光学波导元件的立体图；

图2是现有习用的一种具有表面光栅的光学波导元件的立体图；

图3是本发明的一种具有顺向与反向耦合器特性的波导耦合元件的侧视图；

图4是本发明之一种具有顺向与反向耦合器特性的波导耦合元件的立体图；

图5是具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的第二侧视图；

图6是本发明的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法的方法流程图；

图7是具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的一基层与一反向耦合层的侧视图；

图8是具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的基层与反向耦合层的第二侧视图；

图9是具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的基层、反向耦合层、一介质层、与一顺向耦合层的侧视图；

图10是使用一模具将顺向耦合层制成一三维锥状结构的示意图；

图11是步骤(603)的详细步骤流程图；

图12是使用一第一光罩对一第一光阻层执行曝光的示意图；

图13是具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的基层与反向耦合层的立体图；

图14是步骤(606)的详细步骤流程图；

图15是一模具基板与一第二感光材料的侧视图；

图16是模具基板与第二感光材料的第二侧视图；

图17是模具基板、第二感光材料与一聚合物的侧视图；以及

图18是一模具的侧视图。

1：具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件

1′：具有表面光栅的光学波导元件

11：基层 12：反向耦合层

13：介质层 14：顺向耦合层

141：斜表面 2：光纤

2′：基层 21′：基面

25′：光学波导元件 252′：基层

254′：顶层 256′：波导层

3：光波 3′：光学波导

30′：凹槽 31′：顶面

32′：第一侧面 33′：第二侧面

4：模具 4′：表面光栅

41：模具基板 42：三维锥状结构

43：聚合物 5：第一光罩

51：楔形图形 601～608：方法步骤

6031～6034：方法步骤 6061～6067：方法步骤

nair：空气的折射系数 ncd：顺向耦合层的折射系数

nctd：反向耦合层的折射系数 nm：介质层的折射系数

nsub：基层的折射系数 PR1：第一光阻层

PR2：第二感光材料

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件及其制造方法其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

请同时参阅图3与图4，是本发明的一种具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的侧视图与其立体图，同时，请参阅图5，是该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的第二侧视图。如图3与图4所示，该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件1，包括：一基层11、一反向耦合层12、一介质层13、与一顺向耦合层14，其中，该基层11可为一半导体材料基层、一半导体复合材料基层与一玻璃基层，而于较佳的实施例之中，基层11为半导体复合材料基层，为硅层-绝缘层(Silicon-on-Insulator，SOI)的复合基层。

该反向耦合层12形成于该基层11之上，反向耦合层12可局限一光波3于其内部传递，其中，反向耦合层12的材料可为：硅(silicon，Si)、氮化硅(silicon nitride，SiN)、氮化氧硅(silicon oxinitride，SiON)、与碳化硅(silicon carbine，SiC)，而于该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件1的较佳实施例之中，使用硅(Si)作为反向耦合层12的材料。

如图5所示，该介质层13以包覆反向耦合层12的方式而形成于基层11之上，介质层13可为一半导体材料或为半导体复合材料，而较佳地，于本实施例之中，使用氮化氧硅(SiON)作为介质层13的材料。该顺向耦合层14则形成于介质层13之上，其为材料编号SU-8的一感光材料，此外，顺向耦合层14的一端具有一足够高度而可与一外部光纤2连接，以耦合传递于光纤2内部的光波3。

请继续参阅图3与图4，当该顺向耦合层14的一端连接该光纤2之后，该光波3耦合进入顺向耦合层14之内，此时，由于该介质层13的折射系数nm相同于顺向耦合层14的折射系数ncd，因此，当光波3于顺向耦合层14内传递时，会将介质层13与顺向耦合层14视为同一物质，故光波3可无损耗地经由介质层13被耦合进入该反向耦合层12。此外，由于该反向耦合层12的折射系数nctd大于介质层13的折射系数nm，顺向耦合层14的折射系数ncd大于空气的折射系数nair，且该基层11的折射系数nsub大于空气的折射系数nair。因此，当光波3被耦合进入反向耦合层12之后，可被局限于反向耦合层12之内传递，而不会发生光波外泄。

并且，如图5所示，该顺向耦合层14的结构为一三维锥状结构，其具有一斜表面141，当该斜表面141的一表面斜率越高，则顺向耦合层14对该光波3的耦合效率越高，其中，根据实验的结果，发明人发现当斜表面141与该介质层13表面的夹角小于0.674°之时，顺向耦合层14的光耦合效率可大于90％；此外，为了使得光波3可局限于反向耦合层12之中传递，该反向耦合层12的结构设计为一楔形结构。

经由上述，可以得知该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件1为一高效率的波导耦合元件；此外，本发明亦揭露一种具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，而可通过半导体工艺制作上述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件。请参阅图6，本发明的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法的方法流程图，如图6所示，该制造方法包括以下步骤：

首先，执行步骤(601)，置备该基层11，然后，执行步骤(602)，于基层11之上形成该反向耦合层12；请参阅图7，具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的基层与反向耦合层的侧视图，如图7所示，完成步骤(602) 之后，反向耦合层12即形成于基层11的表面。继续地执行步骤(603)，利用微影蚀刻的方式，将反向耦合层12制成该楔形结构；请参阅图8，基层与反向耦合层的第二侧视图，如图8所示，为了使得该光波3可局限于反向耦合层12内传递，将反向耦合层12制成楔形结构。

当步骤(603)完成之后，则继续执行步骤(604)，以包覆该反向耦合层12的方式，于该基层11之上形成该介质层13；然后，继续执行步骤(605)，于介质层13之上形成该顺向耦合层14；请参阅图9，具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的基层、反向耦合层、介质层、与顺向耦合层的侧视图，如图9所示，该介质层13借由电浆辅助化学气相沉积技术而形成于该基层11之上，且，使用电浆辅助化学气相沉积技术形成介质层13之时，同时通入氮气(N₂)、氧化亚氮(N₂O)、甲烷(SiH₄)、与氨气(NH₃)，使得折射率为1.56的氮化氧硅层(SiON)可形成于基层11之上以作为介质层13，并且，顺向耦合层14的材料为该感光材料，其材料编号为SU-8。

请另外参阅图10，使用一模具将该顺向耦合层制成一三维锥状结构的示意图，如图10所示，当完成步骤(605)之后，则继续执行步骤(606)，制备一模具4；以及执行步骤(607)，使用该模具4，以压模的方式将该顺向耦合层14制成一三维锥状结构。如此，经由上述步骤(601)至步骤(607)，即完成如图3所示的该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件1。

另外，为了更清楚地揭露本发明的该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，请参阅图11，步骤(603)的详细步骤流程图，上述步骤(603)是将该反向耦合层12制成楔形结构的步骤，请参阅图11，步骤(603)包括以下详细步骤：

首先，执行步骤(6031)，在该反向耦合层12之上形成一第一光阻层PR1，然后，执行步骤(6032)，借由曝光显影决定该第一光阻层PR1的图形；请参阅图12，使用一第一光罩对第一光阻层执行曝光的示意图，如图12所示，具有一楔形图形51的一第一光罩5被使用来对第一光阻层PR1执行曝光，之后，该楔形图形51可被转移至第一光阻层PR1之上，并且，通过显影技术，可将第一光阻层PR1显影成该楔形结构。

完成步骤(6032)之后，则执行步骤(6033)，以该第一光阻层PR1为阻挡层，蚀刻该反向耦合层12；最后则执行步骤(6034)，移除第一光阻层PR1；请参阅图13，该基层与反向耦合层的立体图，如图13所示，楔形结构的反向耦合层12形成于基层11之上。

另外，请参阅图14，是步骤(606)的详细步骤流程图，上述步骤(606)为制备该模具4的步骤，请参阅图14，步骤(606)包括以下详细步骤：

首先，执行步骤(6061)，制备一模具基板41，其中，该模具基板41可为半导体材料基板、半导体复合材料基板或玻璃基板，于此，使用硅基板作为模具基板41。继续执行步骤(6062)，涂布一第二感光材料PR2于模具基板41之上；请参阅图15，是模具基板与该第二感光材料的侧视图，如图15所示，完成步骤(6062)之后，该第二感光材料PR2则被涂布于模具基板41之上。

继续地执行步骤(6063)，压印该第二感光材料PR2，使其具有一特定角度；请参阅图16，模具基板与第二感光材料的第二侧视图，如图16所示，使用一载台压印第二感光材料PR2之后，第二感光材料PR2于模具基板之上具有该特定角度。完成步骤(6063)之后，则执行步骤(6064)，借由曝光显影，将第二感光材料PR2料制成一三维锥状结构42；于此，必须特别说明的是，特意将第二感光材料PR2曝光，其目的在于将楔形图形转移至第二感光材料PR2之上，如此，显影第二感光材料PR2之时，可使得第二感光材料PR2形成该三维锥状结构42，以获得一较佳的光耦合效率。

然后，执行步骤(6065)，填入一聚合物43于模具基板41之上；请参阅图17，模具基板、第二感光材料与该聚合物的侧视图，如图17所示，聚合物43被填于该模具基板41之上后，聚合物43将缓缓地固化。完成步骤(6065)之后，则执行步骤(6066)，静置该聚合物43一段时间；最后，执行步骤(6067)，将聚合物43由该模具基板41之上移除；请参阅图18，该模具的侧视图，如图18所示，聚合物43固化之后，即形成该模具4。

上述已经完整且清楚地揭露了本发明的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件及其制造方法，经由上述可以得知本发明具有下列之优点：

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，包括：

一基层；

至少一反向耦合层，是以一楔形结构的形式而形成于该基层之上，用以局限地传递一光波，其中该反向耦合层的材料为硅、氮化硅、氮化氧硅、与碳化硅中任一种；

一介质层，以包覆反向耦合层的方式形成于基层之上；以及

至少一顺向耦合层，是以一三维锥状结构的形式而形成于该介质层之上，该顺向耦合层的一端与一外部光纤连接，以耦合光纤所传输的该光波，并且该顺向耦合层是由材料编号为SU-8的一感光材料所制成；

其中，该介质层的折射系数相同于顺向耦合层的折射系数，使得光波于顺向耦合层内传递时，会将介质层与该顺向耦合层视为同一物质，故光波会进一步地自顺向耦合层无损耗地经由介质层被耦合进入该反向耦合层，进而局限地于反向耦合层之中传递。

2.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该基层为一硅层-绝缘层的复合基层与一玻璃基层中任一种。

3.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该介质层为一氮化氧硅材料。

4.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该三维锥状结构具有一斜表面，当该斜表面的一表面斜率越高，则顺向耦合层对该光波的耦合效率越高。

5.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该反向耦合层的折射系数系大于该介质层的折射系数，该顺向耦合层的折射系数系大于空气的折射系数，且该基层的折射系数系大于空气的折射系数。

6.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，借由该顺向耦合层-该介质层-该反向耦合层的高效率耦合，该具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件可耦合的光波长范围为1530nm～1580nm。

7.根据权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件，其特征在于，该顺向耦合层还具有一斜表面，当该斜表面与介质层的表面的夹角小于0.674°时，顺向耦合层的光藕合效率高于90％。

8.一种如权利要求1所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，其特征在于，包括：

(a)置备一基层；

(b)在该基层之上形成一反向耦合层；

(c)利用微影蚀刻的方式，将该反向耦合层制成一楔形结构；

(d)以包覆该反向耦合层的方式，在基层之上形成一介质层；

(e)在该介质层之上形成一顺向耦合层；

(f)制备一模具；

(g)使用该模具，以压模的方式将该顺向耦合层制成一三维锥状结构；以及

(h)利用微影蚀刻的方式将顺向耦合层的两侧面制成一楔形表面。

9.根据权利要求8所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，其特征在于，该步骤(c)还包括：

(c1)在该反向耦合层之上形成一第一光阻层；

(c2)借由曝光显影决定该第一光阻层的图形；

(c3)以第一光阻层为阻挡层，蚀刻反向耦合层；及

(c4)移除第一光阻层。

10.根据权利要求8所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，其特征在于，该步骤(f)还包括：

(f1)制备一模具基板；

(f2)涂布一第二感光材料于该模具基板之上；

(f3)压印该第二感光材料，使其具有一特定角度；

(f4)借由曝光显影，将第二感光材料制成一三维锥状结构；

(f5)填入一聚合物于模具基板；

(f6)静置该聚合物一段时间；及

(f7)将聚合物由模具基板之上移除。

11.根据权利要求8所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，其特征在于，该介质层借由电浆辅助化学气相沉积技术而形成于该基层之上。

12.根据权利要求11所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，其特征在于，使用电浆辅助化学气相沉积技术形成该介质层之时，同时通入氮气、氧化亚氮、甲烷、与氨气。

13.根据权利要求10所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，其特征在于，该第二感光材料的材料编号为SU-8。

14.根据权利要求10所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，其特征在于，该聚合物的材料为聚二甲基硅氧烷。

15.根据权利要求10所述的具有顺向与反向耦合特性的波导耦合元件的制造方法，其特征在于，该模具基板为一硅基板与一玻璃基板中任一种。