CN111061009B - 悬空光波导及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供一种悬空光波导及其制备方法，该制备方法包括：通过第一辅助层在第一方向上提供第一间隔，并在第一间隔中形成光限制层；通过第二辅助层在光限制层上在第一方向上提供第二间隔，并在第二间隔中形成光传输层，其中，在第一方向上，第二间隔位于第一间隔的边缘的内侧；去除第一辅助层和第二辅助层；在光限制层上形成支撑层，支撑层与光传输层位于光限制层的同一侧且在第一方向上位于光传输层的两侧，支撑层的厚度大于光传输层的厚度，其中，光限制层的折射率小于光传输层的折射率。该方法可以灵活地调整光传输层的厚度，采用该方法制备悬空光波导的成本低。

Description

悬空光波导及其制备方法

技术领域

本公开的实施例涉及一种悬空光波导及其制备方法。

背景技术

光波导是由光透明介质构成的传输光频电磁波的导行结构。光波导原理为在不同折射率的介质分界面上，利用电磁波的全反射使光波局限在相对高折射率材料层所组成的波导内传播。光波导具有耗材小、稳定性高、易于集成并能够大规模生产的特点，使得其在光通信、光电集成等领域得到了广泛应用。

光波导的通常结构为折射率高的中心层被折射率低的覆盖层所包围的包埋型结构，或者在折射率低的下部覆盖层上形成折射率高的中心层、并将空气层作为上部覆盖层的山脊型的结构。入射到光波导的中心层的光在中心层和覆盖层之间的界面、或者中心层和空气层之间的界面反射，同时在该中心层中传播。

发明内容

本公开至少一实施例提供一种悬空光波导的制备方法，该制备方法包括：通过第一辅助层在第一方向上提供第一间隔，并在所述第一间隔中形成光限制层；通过第二辅助层在所述光限制层上在所述第一方向上提供第二间隔，并在所述第二间隔中形成光传输层，其中，在所述第一方向上，所述第二间隔位于所述第一间隔的边缘的内侧；去除所述第一辅助层和所述第二辅助层；在所述光限制层上形成支撑层，所述支撑层与所述光传输层位于所述光限制层的同一侧且在所述第一方向上位于所述光传输层的两侧，所述支撑层的厚度大于所述光传输层的厚度，其中，所述光限制层的折射率小于所述光传输层的折射率。

例如，本公开至少一实施例提供的制备方法，还包括：将所述光限制层、所述光传输层和所述支撑层转移至支撑基板上，且所述光限制层的形成有所述光传输层和所述支撑层的一侧面对所述支撑基板，所述光传输层的面对所述支撑基板的一侧和所述支撑基板之间具有间隙。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，所述第一间隔和所述第二间隔均具有沿与所述第一方向垂直的第二方向延伸的条形形状。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，所述第一间隔沿所述第二方向的长度大于或者等于所述第二间隔的沿所述第二方向的长度。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，在所述第一辅助层的所述第一间隔中形成所述光限制层包括：在所述第一间隔中施加光限制层材料，对所述光限制层材料进行固化处理形成所述光限制层；在所述第二辅助层的所述第二间隔中形成所述光传输层包括：在所述第二间隔中施加光传输层材料，对所述光传输层材料进行固化处理形成所述光传输层。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，在对所述光限制层材料进行所述固化处理之前，还包括对所述光限制层材料进行抽真空处理；在对所述光传输层材料进行所述固化处理之前，还包括对所述光传输层材料进行抽真空处理。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，沿着所述第二方向，所述光限制层材料和所述光传输层材料均包括相对的第一端和第二端，所述抽真空处理包括：对所述光限制层材料的所述第一端形成负压以抽取所述光限制层材料中的气泡，且在所述光限制层材料的所述第二端施加附加的光限制层材料；对所述光传输层材料的所述第一端形成负压以抽取所述光传输层材料中的气泡，在所述光传输层材料的所述第二端施加附加的光传输层材料。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，在对所述光传输层材料进行所述固化处理之前，且在进行所述抽真空处理之后，形成所述光传输层还包括：在所述光传输层材料的所述第一端形成光导入部件，在所述光传输层材料的所述第二端形成光导出部件。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，在所述第一方向上，所述支撑层在所述光传输层的至少一侧与所述光传输层间隔。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，所述光限制层填充所述第一间隔的全部区域，所述光传输层填充所述第二间隔的全部区域，且在垂直于所述第一方向和所述第二方向所在平面的方向上，所述光限制层的厚度和所述第一辅助层的厚度相同，所述光传输层和所述第二辅助层的厚度相同。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，所述光限制层的材料包括聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量百分含量之比为15:1～30:1的聚二甲基硅氧烷溶液；所述光传输层的材料包括聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量百分含量之比为5:1～14:1的聚二甲基硅氧烷溶液。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，所述光限制层和所述光传输层的厚度之比为1:2～1:7。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，所述光限制层的厚度为5μm～35μm；所述光传输层的厚度为110μm～140μm。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，所述支撑层的厚度为120μm～160μm。

本公开至少一实施例还提供一种悬空光波导，该悬空光波导采用上述任一项所述的制备方法形成。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1A-1E为一种光波导的制备过程图；

图2为本公开一实施例提供的一种制备悬空光波导的流程图；

图3为本公开一实施例提供的再一种制备悬空光波导的流程图；

图4A-4F为本公开一实施例提供的一种制备光限制层的过程图；

图5A-5G为本公开一实施例提供的一种制备光传输层的过程图；

图6A-6C为本公开一实施例提供的一种制备支撑层并将光限制层、光传输层和支撑层转移至支撑基板的过程图；以及

图7为本公开一实施例提供的一种悬空光波导的截面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在光学领域中，光波导通常采用光刻的方式制作。但是，光刻工艺的制作流程复杂，用光刻工艺制作光波导费时费力，而且光刻工艺所采用的设备十分昂贵，从而增加了制作成本，给光波导的制备带来了极大的制约。本公开的发明人提供了一种通过堆叠辅助层制备模具，且在制备模具的过程中制备光波导的加工方法。该制备方法成本低，可以制作不同尺寸的光波导，即制作光波导的自由度更大，用该方法制备的光波导结构可以适用于各种型号的器件。

光波导还可以采用3D打印技术形成，例如，图1A-1E为一种光波导的制备过程图。图1A-1E分别为模具或利用模具制作的光波导各层在垂直于长度方向上截取的截面示意图。例如，图1A-1E采用3D打印的方法制备光波导。在图1A-1E所示的制备过程中，如图1A所示，采用3D打印的方式制备模具1；如图1B所示，将制作光波导包层的液体材料2’灌注在该模具1里进行加热凝固以形成第一包层；如图1C所示，对在模具1中凝固的材料2’进行脱模以形成第一包层2；如图1D所示，将制作光波导内芯的液体材料灌注在该第一包层2里进行加热凝固以形成内芯3；如图1E所示，在第一包层2和内芯3上形成第二包层4，以使得第一包层2和第二包层4将内芯3包覆，最后在内芯3的两端加上光源和光纤探测器，并将其固定在光波导的外部。然而，3D打印技术制作的光波导的内芯的厚度至少为1毫米，采用3D打印技术很难使得光波导的内芯的厚度达到微米级。

本公开至少一实施例提供一种悬空光波导的制备方法，该制备方法包括：通过第一辅助层在第一方向上提供第一间隔，并在第一间隔中形成光限制层；通过第二辅助层在光限制层上在第一方向上提供第二间隔，并在第二间隔中形成光传输层，其中，在第一方向上，第二间隔位于第一间隔的边缘的内侧；去除第一辅助层和第二辅助层；在光限制层上形成支撑层，支撑层与光传输层位于光限制层的同一侧且在第一方向上位于光传输层的两侧，支撑层的厚度大于光传输层的厚度，其中，光限制层的折射率小于光传输层的折射率。

采用本公开的实施例提供的制备方法可以制备厚度为几百微米甚至几十微米的薄膜，即可以使得悬空光波导的光限制层和光传输层的厚度达到微米级，并且可以灵活地调整光限制层和光传输层的厚度，且采用本公开的实施例中的方法制备悬空光波导的成本非常低。

例如，图2为本公开一实施例提供的一种制备悬空光波导的流程图。如图2所示，制备悬空光波导的过程包括如下步骤。

步骤S21：通过第一辅助层在第一方向上提供第一间隔，并在第一间隔中形成光限制层。

例如，第一方向是平行于支撑第一辅助层和光限制层的承载层的主表面的一个方向。

例如，第一间隔可以是整层第一辅助层的除边缘区域之外的部分中被贯通的部分，也可以是多个第一辅助层中相邻的两个第一辅助层之间的间隙。

例如，在第一间隔中形成光限制层可以是将第一间隔的全部区域都填充光限制层的材料，经过流平和固化处理之后，光限制层的厚度和第一辅助层的厚度一致。

步骤S22：通过第二辅助层在光限制层上在第一方向上提供第二间隔，并在第二间隔中形成光传输层，其中，在第一方向上，第二间隔位于第一间隔的边缘的内侧。

例如，第二间隔可以是整层第二辅助层的除边缘区域之外的部分中被贯通的部分，也可以是多个第二辅助层中相邻的两个第二辅助层之间的间隙。

例如，在第二间隔中形成光传输层可以是将第二间隔的全部区域都填充光传输层的材料，经过流平、抽真空和固化处理之后，光传输层的厚度和第二辅助层的厚度一致。

例如，在第一方向上，第二间隔位于第一间隔的边缘的内侧，即第二间隔在衬底基板上的正投影位于第一间隔在衬底基板上的正投影内，且光传输层和光限制层层叠设置，且光传输层的边缘与光限制层的边缘均不重合。

步骤S23：去除第一辅助层和第二辅助层。

步骤S24：在光限制层上形成支撑层，支撑层与光传输层位于光限制层的同一侧且在第一方向上位于光传输层的两侧，支撑层的厚度大于光传输层的厚度，其中，光限制层的折射率小于光传输层的折射率。

例如，在一个示例中，支撑层的内侧边缘和光传输层的至少一侧边缘相间隔。

例如，在一个示例中，支撑层的内侧边缘和光传输层的边缘对齐。

例如，图3为本公开一实施例提供的再一种制备悬空光波导的流程图。如图3所示，制备悬空光波导的过程进一步包括如下步骤。

步骤S31：提供衬底基板。

例如，该衬底基板即为承载层，该衬底基板可以为玻璃基板、石英基板、塑料基板或者其他适合的材料形成的基板。

步骤S32：在衬底基板上形成在平行于衬底基板的第一方向上具有第一间隔的第一辅助层。

例如，沿着第一方向，第一辅助层中具有第一间隔。该第一间隔可以是整层第一辅助层的除边缘区域之外的部分中被贯通的部分，也可以是多个第一辅助层中相邻的两个第一辅助层之间的间隙。

步骤S33：在第一辅助层的第一间隔中形成光限制层。

例如，在第一间隔中形成光限制层可以是将第一间隔的全部区域都填充光限制层的材料，经过流平和固化处理之后，形成的光限制层的厚度和第一辅助层的厚度一致。

步骤S34：在光限制层上形成在第一方向上具有第二间隔的第二辅助层，在第一方向上，第二间隔位于第一间隔的边缘的内侧。

例如，第一方向是平行于衬底基板的主表面的方向。

例如，第二间隔可以是整层第二辅助层的除边缘区域之外的部分中被贯通的部分，也可以是多个第二辅助层中相邻的两个第二辅助层之间的间隙。

例如，在第一方向上，第二间隔位于第一间隔的边缘的内侧，即第二间隔在衬底基板上的正投影位于第一间隔在衬底基板上的正投影内，且光传输层和光限制层层叠设置，且光传输层的边缘与光限制层的边缘均不重合。

步骤S35：在第二辅助层的第二间隔中形成光传输层。

例如，在第二间隔中形成光传输层可以是将第二间隔的全部区域都填充光传输层的材料，经过流平、抽真空和固化处理之后，光传输层的厚度和第二辅助层的厚度一致。

步骤S36：去除第一辅助层和第二辅助层。

例如，将第一辅助层和第二辅助层从衬底基板上撕除等。

步骤S37：在光限制层上形成支撑层，支撑层与光传输层位于光限制层的同一侧且在第一方向上位于光传输层的两侧，支撑层的厚度大于光传输层的厚度，其中，光限制层的折射率小于光传输层的折射率。

例如，图4A-4F为本公开一实施例提供的一种制备光限制层的过程图。图4A-4D为截面结构示意图，其中该截面图是在平行于第一方向且垂直于衬底基板的主表面的方向上截取的截面示意图；图4E和4F为平面结构示意图。

如图4A所示，提供衬底基板101，在衬底基板101上形成第一辅助层102，通过第一辅助层102在第一方向上提供第一间隔1021。

例如，第一间隔1021可以是两个相邻的第一辅助层102之间的间隙，也可以是整层第一辅助层102的除边缘区域之外的部分中被贯通的部分，本公开的实施例对此不作限定。

例如，第一间隔1021具有沿与第一方向垂直的第二方向延伸的条形形状。该第二方向平行于衬底基板101的主表面。

例如，第一辅助层102的厚度为5μm～35μm，例如，5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30或者35μm。

例如，第一辅助层102的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，第一辅助层102的材料还可以根据需要选择其他的材料，在此不作限定。

例如，在图4A中，箭头指示第一方向。

如图4B所示，在第一间隔1021中施加光限制层材料103’。例如，可以采用滴加或者旋涂的方式在第一间隔1021中施加光限制层材料103’。

例如，光限制层材料103’为聚二甲基硅氧烷(PDMS)和固化剂的质量百分含量之比为15:1～30:1的PDMS溶液。例如，光限制层材料103’为聚二甲基硅氧烷(PDMS)和固化剂的质量百分含量之比为15:1、20:1或者30:1的PDMS溶液。

如图4C所示，对光限制层材料103’进行压平处理，该压平处理具体包括：将覆盖层104覆盖在第一辅助层102和光限制层材料103’上，然后对覆盖层104施加朝向衬底基板101一侧的压力，使光限制层材料103’在第一间隔1021中流平。

例如，该覆盖层104的材料为聚碳酸酯，其厚度为100～150μm。

例如，在图4C中，覆盖层104上方的箭头表示对覆盖层104施加朝向衬底基板101一侧的压力，即表示施加压力和压力施加的方向。衬底基板101下方的箭头表示对衬底基板的支撑作用。

如图4D所示，将压平处理后的光限制层材料103’放置在真空箱105中进行抽真空处理，以去除大部分的气泡。

例如，在图4D中，覆盖层104上方的箭头表示对覆盖层104施加朝向衬底基板101一侧的压力，即表示施加压力和压力施加的方向。衬底基板101下方的箭头表示对衬底基板的支撑作用。

如图4E所示，对光限制层材料103’的第一端形成负压以抽取光限制层材料103’中的气泡的具体的抽取过程为，沿着第二方向，光限制层材料包括相对的第一端和第二端，对光限制层材料的第一端形成负压以抽取光限制层材料中的气泡，且在光限制层材料的第二端施加附加的光限制层材料，以填充之前气泡占据的空间。

例如，可以采用小针筒等抽气元件对光限制层材料的第一端形成负压以抽取光限制层材料中的气泡。

例如，在对光限制层材料的第一端形成负压将光限制层材料103’中残留的气泡抽出之前，可以在光限制层材料的第一端形成封装薄膜。

例如，在图4E中，上方的箭头表示施加附加的光限制层材料；下方的箭头表示抽真空的方向。

如图4F所示，对光限制层材料103’进行固化处理以形成光限制层103。

例如，对光限制层材料103’进行固化处理为热固化处理，该热固化处理的温度为60℃～90℃，热固化处理的时间为1.5h～4h。

根据光限制层材料的不同，固化处理的方式、固化处理的温度和时间均可以调整，在此不作限定。

例如，热固化处理的温度为80℃，热固化处理的时间为2h。

例如，图5A-5G为本公开一实施例提供的一种制备光传输层的过程图。图5A-5D为截面结构示意图，其中该截面图是在平行于第一方向且垂直于衬底基板的主表面的方向上截取的截面示意图；图5E-5G为平面结构示意图。

如图5A所示，在光限制层103上形成在第一方向上具有第二间隔1061的第二辅助层106，且在第一方向上，第二间隔1061位于第一间隔1021的边缘的内侧。

例如，该第二辅助层106的部分也可以位于第一辅助层102上。

例如，第二间隔1061可以是两个相邻的第二辅助层106之间的间隙，也可以是在的整层第二辅助层106的除边缘区域之外的部分中被贯通的部分，本公开的实施例对此不作限定。

例如，第二间隔1061具有沿与第一方向垂直的第二方向延伸的条形形状。该第二方向平行于衬底基板101的主表面。

例如，第二辅助层106的厚度为110μm～140μm，例如，110μm、115μm、120μm、125μm、130μm、135μm或者140μm等。

例如，第二辅助层106的材料为聚碳酸酯，第二辅助层106的材料还可以根据需要选择其他的材料，在此不作限定。

如图5B所示，在第二辅助层106的第二间隔1061中形成光传输层材料107’。

例如，在第二间隔1061中施加光传输层材料107’。例如，可以采用滴加或者旋涂的方式在第二间隔1061中施加光传输层材料107’。

例如，光传输层材料107’包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)和固化剂的质量百分含量之比为5:1～14:1的PDMS溶液。例如，光传输层材料107’为聚二甲基硅氧烷(PDMS)和固化剂的质量百分含量之比为5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1或者12:1的PDMS溶液。

如图5C所示，对光传输层材料107’进行压平处理，该压平处理具体包括：将覆盖层104覆盖在第二辅助层106和光传输层材料107’上，然后对覆盖层104施加朝向衬底基板101一侧的压力，使光传输层材料107’在第二间隔1061中流平。

例如，该覆盖层104的材料为聚碳酸酯，其厚度为100～150μm。

例如，在图5C中，覆盖层104上方的箭头表示对覆盖层104施加朝向衬底基板101一侧的压力，即表示施加压力和压力施加的方向。衬底基板101下方的箭头表示对衬底基板的支撑作用。

如图5D所示，将压平处理后的光传输层材料107’放置在真空箱105中进行抽真空处理，以去除大部分的气泡。

如图5E所示，对光传输层材料107’的第一端形成负压以抽取光传输层材料107’中的气泡具体的抽取过程为，沿着第二方向，光传输层材料107’包括相对的第一端和第二端，对光传输层材料107’的第一端形成负压以抽取光传输层材料中的气泡，且在光传输层材料107’的第二端施加附加的光传输层材料，以填充之前气泡占据的空间。

例如，可以采用小针筒等抽气元件对光传输层材料107’的第一端形成负压以抽取光传输层材料中的气泡。

例如，在对光传输层材料107’的第一端形成负压将光传输层材料107’中残留的气泡抽出之前，可以在光传输层材料107’的第一端形成封装薄膜。

例如，在图5E中，上方的箭头表示施加附加的光传输层材料；下方的箭头表示抽真空的方向。

如图5F所示，在对光传输层材料107’进行抽真空处理之后，形成光传输层还包括：在光传输层材料107’的第一端形成光导入部件109，在光传输层材料107’的第二端形成光导出部件108。

例如，光导入部件109的形状为圆柱体，光导出部件108的形状为长方体。光导入部件109在垂直于衬底基板101主表面方向的尺寸和光导出部件108在垂直于衬底基板101主表面方向的尺寸相同，均为光传输层材料107’的厚度。

例如，沿着第一方向，光导入部件109的尺寸小于光导出部件108的尺寸。

例如，该光导入部件为塑料光纤，该光导出部件的材料为聚碳酸酯。

如图5G所示，对光传输层材料107’进行固化处理以形成光传输层107。

例如，对光传输层材料107’进行固化处理为热固化处理，该热固化处理的温度为60℃～90℃，热固化处理的时间为1.5h～4h。

根据光传输层材料的不同，固化处理的方式、固化处理的温度和时间均可以调整，在此不作限定。

例如，热固化处理的温度为80℃，热固化处理的时间为2h。

例如，该固化处理完成后，光导入部件109固定在光传输层107的第一端，光导出部件108固定在光传输层107的第二端。

例如，尽管图5G中示出的光传输层107的截面形状为梯形，光传输层107的截面形状还可以为矩形等长条形状，本公开的实施例对此不作限定。

图6A-6C为本公开一实施例提供的一种制备支撑层并将光限制层、光传输层和支撑层转移至支撑基板的过程图。图6A-6C均为截面结构示意图，其中该截面图是在平行于第一方向且垂直于衬底基板的主表面的方向上截取的截面示意图。

如图6A所示，去除第一辅助层102和第二辅助层106，且将光限制层103和光传输层107从衬底基板上剥离。

例如，光限制层103的折射率小于光传输层107的折射率。

如图6B所示，在光限制层103上形成支撑层110，支撑层110与光传输层107位于光限制层103的同一侧且在第一方向上位于光传输层107的两侧，支撑层110的厚度大于光传输层107的厚度。

例如，支撑层110的厚度大于光传输层107的厚度即可以保证后续将具有光限制层103、光传输层107和支撑层110的结构转移至支撑基板或者其他的支撑层上，并可以实现光传输层107和支撑基板或者其他的支撑层之间具有间隙。

例如，在一个示例中，支撑层110的内侧边缘和光传输层107的至少一侧边缘对齐，这样可以满足光传输层107仅和支撑基板或者其他的支撑层之间具有间隙，光传输层107的一侧与支撑层110之间具有间隙，或者光传输层107的两侧与支撑层110之间均没有间隙。

例如，支撑层110的厚度为120μm～160μm，例如，120μm、125μm、130μm、135μm、140μm、145μm、150μm或者160μm等。

例如，支撑层110的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，支撑层110的材料还可以根据需要选择其他的材料，在此不作限定。

如图6C所示，将光限制层103、光传输层107和支撑层110转移至支撑基板111上，且光限制层103的形成有光传输层107和支撑层110的一侧面对支撑基板111，光传输层107的面对支撑基板111的一侧和支撑基板111之间具有间隙。

例如，该悬空光波导为柔性光波导。

例如，应用该悬空光波导时，可以将支撑基板111移除，以将具有光限制层103、光传输层107和支撑层110的结构直接放置在曲面结构或者平面结构上即可。

例如，在本公开的实施例中，第一间隔1021和第二间隔1061均具有沿与第一方向垂直的第二方向延伸的条形形状，该条形形状可以为矩形、梯形等，在此不作限定。

例如，第一间隔1021沿第二方向的长度大于或者等于第二间隔1061的沿第二方向的长度。

例如，光限制层103填充第一间隔1021的全部区域，光传输层107填充第二间隔1061的全部区域，且在垂直于第一方向和第二方向所在平面的方向上，光限制层103的厚度和第一辅助层102的厚度相同，光传输层107和第二辅助层106的厚度相同。

例如，在一个示例中，光限制层103的材料均包括聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量百分含量之比为20:1的聚二甲基硅氧烷溶液；光传输层107的材料包括聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量百分含量之比为10:1的聚二甲基硅氧烷溶液，从而可以满足光限制层的折射率小于光传输层的折射率，且满足光限制层的折射率为光传输层的折射率的60％～99％。

例如，光限制层103和光传输层107的厚度之比为1:2～1:7。

例如，光限制层的厚度为5μm～35μm；光传输层的厚度为110μm～140μm。

例如，支撑层的厚度为120μm～160μm。

例如，在一个示例中，光限制层的厚度为25μm；光传输层的厚度为125μm；以及支撑层的厚度为150μm。

例如，光限制层的厚度根据悬空光波导的用途和使用的光的波长等适当选择即可，没有特别的限定。该悬空光波导为柔性光波导，当光限制层的厚度过小时，存在柔性光波导的强度降低的情况。相反，当光限制层的厚度过大时，存在柔性光波导的柔性降低的情况。另外，为了同时实现光限制层和光传输层的粘接性和悬空光波导的强度，光限制层也可以具有两层或两层以上的多层结构。

例如，光限制层的折射率只要光传输层的折射率低即可，没有特别的限定。

例如，光传输层的厚度，根据悬空光波导的用途和使用的光的波长等适当选择即可，没有特别的限定。光传输层的厚度过小时，存在在光传输层中传播的光的量降低的情况。相反，光传输层的厚度过大时，存在柔性光波导的柔性降低的情况。

光传输层的折射率只要比光限制层的折射率高即可，没有特别的限定。

另外，光传输层的数量，根据悬空光波导的用途等适当设定即可，没有特别的限定，可以为一个或一个以上。另外，光传输层也可以根据柔性光波导的用途等形成为所规定的图案形状。

例如，本公开的实施例提供的悬空光波导的制备方法，也不需要用粘接剂将预先制备的悬空光波导薄膜粘接在衬底基板上。由于采用该方法时，不需要特别在基板与光限制层之间设置粘接剂层等的工序，因此能简便地形成光波导，能够实现制造成分的大幅度降低。

本公开至少一实施例还提供一种悬空光波导，该悬空光波导采用上述任一项所述的制备方法形成。例如，图7为本公开一实施例提供的一种悬空光波导的截面结构示意图。如图7所示，光限制层103和光传输层107层叠设置，在光限制层103上设置有支撑层110，支撑层110与光传输层107位于光限制层103的同一侧且在第一方向上位于光传输层107的两侧，支撑层110的厚度大于光传输层107的厚度，光限制层103的折射率小于光传输层107的折射率。

例如，本公开的实施例提供的悬空光波导，可以适用于各种光波导装置中。例如，制作光电混载模块时，能使用于各种电子设备中，由于悬空光波导的柔性良好，因此适合用于电子设备中要求柔性的部位(例如铰链部分)。该电子设备包括移动电话、数码相机、数码摄像机、家庭用以及携带用游戏机、笔记本电脑、高速打印机等。此外，本公开的实施例中的悬空光波导还能使用于光配线中。本公开的实施例提供的悬空光波导的制备方法，由于能简便地制备这样的光波导，因此能够实现制造成本的大幅度降低。

例如，该悬空光波导为柔性光波导，可以应用于可伸缩的光波导假肢，该可伸缩的光波导假肢通过光波导感测被接触物体的柔软度。

本公开的实施例提供的悬空光波导及其制备方法具有以下至少一项有益效果：

(1)本公开至少一实施例提供的悬空光波导的制备方法，可以制备厚度为几百微米甚至几十微米的薄膜，即可以使得悬空光波导的光传输层的厚度达到微米级。

(2)本公开至少一实施例提供的悬空光波导的制备方法，可以灵活地调整光限制层和光传输层的厚度，且采用本公开实施例中的方法制备悬空光波导的成本非常低。

有以下几点需要说明：

(1)本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种悬空光波导的制备方法，包括：

通过第一辅助层在第一方向上提供第一间隔，并在所述第一间隔中形成光限制层；

通过第二辅助层在所述光限制层上在所述第一方向上提供第二间隔，并在所述第二间隔中形成光传输层，其中，在所述第一方向上，所述第二间隔位于所述第一间隔的边缘的内侧；

去除所述第一辅助层和所述第二辅助层；

在所述光限制层上形成支撑层，所述支撑层与所述光传输层位于所述光限制层的同一侧且在所述第一方向上位于所述光传输层的两侧，所述支撑层的厚度大于所述光传输层的厚度，

其中，所述光限制层的折射率小于所述光传输层的折射率。

2.根据权利要求1所述的制备方法，还包括：将所述光限制层、所述光传输层和所述支撑层转移至支撑基板上，且所述光限制层的形成有所述光传输层和所述支撑层的一侧面对所述支撑基板，所述光传输层的面对所述支撑基板的一侧和所述支撑基板之间具有间隙。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述第一间隔和所述第二间隔均具有沿与所述第一方向垂直的第二方向延伸的条形形状。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述第一间隔沿所述第二方向的长度大于或者等于所述第二间隔的沿所述第二方向的长度。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其中，

在所述第一辅助层的所述第一间隔中形成所述光限制层包括：在所述第一间隔中施加光限制层材料，对所述光限制层材料进行固化处理形成所述光限制层；

在所述第二辅助层的所述第二间隔中形成所述光传输层包括：在所述第二间隔中施加光传输层材料，对所述光传输层材料进行固化处理形成所述光传输层。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，

在对所述光限制层材料进行所述固化处理之前，还包括对所述光限制层材料进行抽真空处理；

在对所述光传输层材料进行所述固化处理之前，还包括对所述光传输层材料进行抽真空处理。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，沿着所述第二方向，所述光限制层材料和所述光传输层材料均包括相对的第一端和第二端，所述抽真空处理包括：

对所述光限制层材料的所述第一端形成负压以抽取所述光限制层材料中的气泡，且在所述光限制层材料的所述第二端施加附加的光限制层材料；

对所述光传输层材料的所述第一端形成负压以抽取所述光传输层材料中的气泡，在所述光传输层材料的所述第二端施加附加的光传输层材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，在对所述光传输层材料进行所述固化处理之前，且在进行所述抽真空处理之后，形成所述光传输层还包括：在所述光传输层材料的所述第一端形成光导入部件，在所述光传输层材料的所述第二端形成光导出部件。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其中，在所述第一方向上，所述支撑层在所述光传输层的至少一侧与所述光传输层间隔。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述光限制层填充所述第一间隔的全部区域，所述光传输层填充所述第二间隔的全部区域，且在垂直于所述第一方向和所述第二方向所在平面的方向上，所述光限制层的厚度和所述第一辅助层的厚度相同，所述光传输层和所述第二辅助层的厚度相同。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，所述光限制层的材料包括聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量百分含量之比为15:1～30:1的聚二甲基硅氧烷溶液；所述光传输层的材料包括聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量百分含量之比为5:1～14:1的聚二甲基硅氧烷溶液。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其中，所述光限制层和所述光传输层的厚度之比为1:2～1:7。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其中，

所述光限制层的厚度为5μm～35μm；

所述光传输层的厚度为110μm～140μm。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其中，所述支撑层的厚度为120μm～160μm。

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