CN1236335C - 有机聚合物阵列波导光栅及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机聚合物阵列波导光栅及其制作方法：以单晶硅片为衬底(1)，在硅片上涂覆聚合物下包层材料(2)后进行烘干，然后旋涂聚合物芯层材料(3)；烘干后在芯层材料上蒸发或溅射铝膜(4)，再在铝膜上涂覆光刻胶(5)，用阵列波导光栅掩膜板(7)进行光刻；然后进行氧反应离子刻蚀(9)；刻蚀后在聚合物芯层材料上得到阵列波导光栅的图形，再旋涂聚合物上包层材料(12)，烘干后得到阵列波导光栅。本发明的器件及其制作方法不仅容易控制聚合物芯层(13)和包层材料((2)、(12))的折射率差，而且容易控制每一层材料的厚度；可灵活选择包层和芯层材料，实现优化设计，器件成本低，成品率高，适合大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及有机聚合物阵列波导光栅及其制作方法，具体涉及采用新型有机聚合物材料为光波导包层和芯层的阵列波导光栅及其制作方法。
背景技术
波分复用(WDM)技术是解决宽带、大容量光纤网络通信的一种有效方法。复用/解复用器是构造WDM系统的关键器件。现在实用的复用器包括多层薄膜滤波器型、光纤布拉格光栅滤波器型和阵列波导光栅型。其中，阵列波导光栅(AWG)被认为是最有发展前途的一种适用于密集型WDM系统的新型光波分复用器件。它可以工作在高阶衍射，因此即使它的总尺寸很小，也有很好的毫微米量级的波长分辨率。AWG不仅可以用作波分复用、解复用、波长路由及波长监测，而且具有波长间隔小、利于集成、信道数多、串扰低、输出平坦等特点，是光纤网络中许多功能模块的重要组成部分。
目前，AWG器件主要集中在硅基二氧化硅(SiO2/Si)材料上，一般采用火焰水解法加反应离子刻蚀制作。即，用火焰水解法在单晶硅衬底上淀积一层二氧化硅(SiO2)材料的厚膜(约20微米)作为下包层，经过高温致密化处理后再在下包层上淀积一层掺杂二氧化锗(GeO2)的二氧化硅(SiO2)厚膜(4-6微米)作为波导的芯层；再次高温致密化处理后用带有AWG图形的掩膜板放在波导芯层上进行掩膜，运用反应离子刻蚀法在芯层上刻蚀出AWG图形；最后淀积一层SiO2厚膜作为上包层，第三次高温致密化处理制作出AWG器件。
这种制作AWG器件的方法需要三次高温致密化处理(1100℃-1400℃)，由于衬底硅材料和波导SiO2材料的热膨胀系数相差很大，高温处理后在室温时会在二者之间形成较大的应力，从而很容易造成波导薄膜的龟裂；同时高质量厚膜SiO2波导材料的生长及刻蚀设备昂贵、工艺流程复杂、波导芯层的厚度及掺杂成分不易控制，而且芯层材料的折射率改变较小、中心波长不可调及容易偏离设计值，在器件中还需加入色散补偿波片等问题。本发明正是为了解决上述问题而提出来的。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是克服背景技术的不足，寻找一种经济快捷的工艺制备AWG器件，不再使用昂贵的厚膜生长和相应的刻蚀设备，同时避开高温生长材料的困难，并可以使器件的中心波长得到微调，利于器件的优化设计；易于控制波导的芯层厚度和折射率，在较低的温度范围内(室温到150℃)容易实现的工艺过程制作AWG器件。
本发明的聚合物阵列波导光栅结构如图1及图2所示，由输入波导、两个罗兰圆、阵列波导和输出波导组成。输入波导、阵列波导和输出波导的涂层结构相同，从下向上各层依次为：硅衬底(1)、下包层(2)、芯层(13)和上包层(12)。
有机聚合物阵列波导光栅的输入波导、输出波导可根据需要进行设计，阵列波导由100-500条波导组成，具体数目可根据实际工艺条件确定。聚合物阵列波导光栅的光学原理是，相邻阵列波导的长度差为常数，由光纤耦合进入输入波导的多波长光经两个罗兰园后功率按光栅衍射理论分布，根据阵列波导光栅衍射远场的模式分布的公式，可以得到不同的波长输出在相应的输出波导中。[Chun-Sheng Ma，Wen-BinGuo Da-Ming Zhang，Optics and Laser Technology，34，621-630，2002.]。
本发明制作的有机聚合物阵列波导光栅，工作的中心波长为1.55μm，通道间隔可以实现0.8nm或者1.6nm，相邻通道间的串扰小于25dB，器件的插入损耗在3-10dB。器件的性能参数与SiO2/Si AWG器件性能相近，但聚合物AWG器件的价格远远低于SiO2/Si AWG器件。
本发明有机聚合物阵列波导光栅的制作方法，参见附图3具体叙述为：以单晶硅片为衬底(1)，在硅片上先用旋涂法涂覆聚合物下包层材料(2)后进行前烘，然后旋涂聚合物波导芯层材料(3)；烘干后在芯层材料上蒸发或溅射一层金属铝膜(4)，再在铝膜(4)上涂覆光刻胶(5)，用阵列波导光栅掩膜板(7)进行光刻；然后进行氧反应离子刻蚀(9)；刻蚀后在聚合物芯层材料上得到阵列波导光栅的图形。在得到的样品上旋涂聚合物上包层材料(12)，烘干后得到阵列波导光栅(17)。
采用上述方法可以根据需要得到4、8、16、32、64甚至更多通道数的有机聚合物阵列波导光栅器件。
本发明的波导包层和芯层材料均由聚合物材料构成，所选用的聚合物材料作为包层和芯层旋涂前均为溶液状态，需要经过0.4微米及0.4微米以下的过滤器过滤；包层材料可以是氟化聚酯或氟化聚酰亚胺，也可是不含氟的聚合物材料；芯层材料是在上面所述的包层材料中加入高折射率调节剂或调节合成包层材料反应物的配比(高折射率的聚合物材料)来构成，从而使得芯层材料的折射率在1.46-1.60之间。通过控制高折射率材料在整个芯层材料中的含量可以很容易地根据实际情况调节整个芯层材料的折射率，使制备的波导为单模波导。聚合物材料可同时具备热交联或光交联特性，在100-130℃下或紫外光(＜365nm)照射下可发生交联反应，使材料的稳定性提高。
本发明所使用的包层和芯层材料是一种氟化聚酯，其分子结构式如通式(I)所示：
-[O-R1]m-[O-R2]n-[O-R3]l-[O-R4]g-
(I)
式中，m、n、l、g均为整数，m∶(n+l+g)＝1∶1，其中1，g≥0。R1、R2、R3、R4的含义如(II)、(III)、(IV)、(V)所示：
上述氟化聚酯用作包层材料和芯层材料的区别是：通式(I)中R4基团可以改进含氟聚酯的热性能和力学性能及调节聚合物的折射率。当g＝0时，通式(I)对应的含氟聚酯材料可用作包层材料，而对于g＞0的通式(I)材料则可用作芯层材料；当g＞0且较小时，可用作包层材料，相应的芯层材料则选择较大的g＞0的数值。在通式(I)中，芯层(13)的g值大于下包层(2)、上包层(12)的g值。
本发明所使用的含氟聚酯可采用如下的方法制备：其包括六氟双酚A二乙酸酯的合成、预聚和聚合三个步骤：首先用1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A和乙酸酐反应制得1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A二乙酸酯，再将它和2、2，3、3，4、4，-六氟戊二酸进行酯交换反应经预聚和聚合得到在1.55微米处光损耗较小的聚酯(光损耗为0.56dB/cm)。
一、(1)：1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A双乙酸酯的合成反应
将一定量的六氟双酚A置于带有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三颈瓶中，然后在搅拌下滴加六氟双酚A摩尔数2.5倍的乙酸酐，此时体系呈悬浊液，5～10分钟后滴加1ml～2ml浓硫酸，反应放热呈现澄清溶液，10～20分钟后用水浴加热到40℃～50℃反应30～60分钟。撤去水浴、在三颈瓶中加入碎冰，体系中出现白色固体，过滤出固体用NaHCO3溶液洗涤两次，用NaOH溶液洗涤两次最后用蒸馏水洗至中性，烘干、备用。
(2)：1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A双乙酸酯的结构表征
①1、1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A双乙酸酯的FTIR谱中，如附图4所示，1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A的3200～3400cm-1处的羟基峰消失，在1700处出现酯羰基特征振动峰，这表明羟基全部被酯化。
②质谱分析：M/Z＝420(1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A双乙酸酯的分子量为420)
③元素分析结果
1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A双乙酸酯元素分析结果
| 元素 | 理论值 | 实测值 |
| C％ | 54.28％ | 53.76％ |
| H％ | 3.33％ | 3.35％ |
二、(1)：1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A双乙酸酯和2、2，3、3，4、4，-六氟戊二酸的酯交换预聚反应和高温聚合反应：
在100ml梨形瓶中加入一定量的1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A双乙酸酯和等摩尔的2、2，3、3，4、4，-六氟戊二酸，再加入占反应物质总重量百分比为0.1～0.3％二丁基氧化锡做为催化剂。将梨形瓶装在旋转蒸发仪上用油浴加热至200℃～220℃在氮气的气氛下反应2～4小时。将预聚物转移至枝试管中在抽真空至0.1～0.5mmHg和充氮气的条件下，在240℃反应24～36小时。得到透明的琥珀色的固体，经在四氢呋喃中溶解和在甲醇中沉淀净化后得到白色的粉末既为本发明所述的含氟聚酯产品。
(2)：含氟聚酯性能的测试
①用GPC法以聚苯乙烯为标样测得含氟聚酯的数均分子量为8000～12000；
②用DSC测得含氟聚酯的Tg为102℃～110℃；
③将含氟聚酯溶于乙酸丁酯中后涂覆于硅片上用分光椭楄仪测得树脂在1.55微米处的折射率为1.478～1.512，光损耗为0.56～0.64dB/cm；
④含氟聚酯脂的FTIR谱，如附图5所示：从谱中可以看出3200～3400cm-1处的羧基中的羟基峰已经基本消失，表明大部分羧基已经转化为了酯基。
作为本发明所使用含氟聚酯材料的进一步改进，在体系中加入对苯二甲酸代替2、2，3、3，4、4，-六氟戊二酸，对苯二甲酸和2、2，3、3，4、4，-六氟戊二酸的摩尔比为1∶10～1∶20，从而可以改进聚酯的热性能和力学性能及调节聚合物的折射率；
作为本发明所使用含氟聚酯材料的更进一步改进，在体系中还可以加入占二元酸总摩尔1～5％的顺丁烯二酸代替2、2，3、3，4、4，-六氟戊二酸，从而在聚酯中引入可交联的不饱和双键，从而最终形成通式(I)所示的化合物。
本发明所述的原料，如1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A和2、2，3、3，4、4，-六氟戊二酸以及乙酸酐、对苯二甲酸等均可以从FLUKA公司购得。
本发明所使用的包层材料和芯层材料还可以是一种不含氟的聚合物材料-甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物(这种材料可从甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环氧丙酯两种材料采用常规方法共聚反应制得)，其分子结构式如通式(VI)所示，通式(VII)为高折射率调节剂，包层材料由通式(VI)组成，在包层材料中加入高折射率调节剂(VII)，控制高折射率在整个材料中的含量，使得芯层材料的折射率在1.48～1.58之间。
本发明通过对聚合物材料的选择，使得氟化聚酯的包层和芯层材料中基团R3具有双键结构，该基团在紫外光照射下可以发生交联反应；不含氟的包层和芯层材料具有环氧侧链基团，该基团在加热条件(100-130℃)下能够发生热交联反应，聚合物材料通过交联反应可以提高包层和芯层材料的温度稳定性。上述选择的包层材料与芯层材料，在器件的通光波长为1.55微米时氟化聚酯材料的吸收损耗小于0.5dB/cm，不含氟材料的吸收损耗为2dB/cm左右，含氟材料用作器件制备时虽然其性能优异，但成本高于不含氟材料。
用本发明方法所制备的器件，如果聚合物AWG器件的中心波长与设计值有偏离(在0.2nm以内)，可以通过调节器件的工作温度来纠正，因为聚合物材料具有较大的热光系数，在不同的温度时(0-80℃)材料的折射率有较宽的变化范围(对本发明所使用的氟化聚酯材料，温度系数为0.0001/℃)。因此在特定的温度下可以得到符合优化设计要求的理想的AWG器件。
综上所述，聚合物AWG器件具有制作工艺简单，成本低，双折射较小，折射率易控制及偏振不灵敏等优点，可采用传统的光刻技术和反应离子刻蚀(RIE)技术来实现工艺。聚合物AWG器件可采用抗氧的光刻胶作掩模，然后在氧气中进行反应离子刻蚀；也可采用铝膜作为掩膜板进行氧反应离子刻蚀，具有良好的可控性。本发明的方法适合于在大批量生产实际应用的AWG器件。
附图说明
图1：有机聚合物阵列波导光栅断面结构示意图；
图2：有机聚合物阵列波导光栅平面结构即掩膜板结构示意图；
图3：本发明所述制备聚合物AWG器件的工艺流程图；
图4：含氟双酚A二乙酸酯的红外谱图；
图5：含氟基本配方聚酯的红外谱图。
如图3所示，本发明所述的有机阵列波导光栅的制备方法中所提到的旋涂下包层、芯层，是指将具用一定分子量和浓度(氟化聚酯材料的数均分子量为1.2万，浓度为15-30％；甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物材料的数均分子量为10万，浓度为15-30％。)的能自由流动的聚合物材料滴在处理过(用甲苯、丙酮、乙醇清洗和超声清洗)的硅衬底上(1)，将硅衬底(1)置于旋转涂覆机上，在3000-4000转/分的转速下旋转衬底进行涂膜，旋涂的时间为30-60秒，使聚合物下包层(2)均匀涂在衬底(1)上，下包层(2)的厚度为10-20微米。然后将芯层聚合物材料(3)以4000-6000转/分的转速匀旋涂在(2)上，厚度为4-6微米。
所说的蒸铝是在芯层材料(3)上用蒸发或溅射的方法蒸镀一层30-100纳米的铝膜(4)，然后在铝膜(4)上旋涂一层正性光刻胶(5)。
所说的掩膜、光刻是将独立设计的带有阵列波导光栅图形的掩膜板(7)放置在光刻胶(5)(北京化学试剂厂，BP212型)上，再将此样品置于光刻机上，用365nm、200W紫外光(8)进行照射，通过腌膜板(7)的透光区(6)将光刻胶曝光，曝光时间为30-60秒，将曝光后的样品用NaOH的水溶液进行显影，NaOH与H2O的配比为(0.3-0.6)g∶100ml，显影时间是50-90秒，通过显影把AWG图形转移到光刻胶(5)上；当对光刻胶(5)进行显影时，阵列波导光栅的图形(10)同时也转移到铝膜(4)上。上述过程如图3(14)、(15)所示。
所说的反应离子刻蚀过程(16)是将经过过程(14)、(15)后带有AWG图形的样品在氧气条件下进行反应离子刻蚀(9)，随着芯层(3)和光刻胶(5)同时被刻蚀，光刻胶(5)首先被刻蚀掉，露出铝膜(4)，由于铝膜在氧气气氛中的反应离子刻蚀时，铝会与氧气反应，在表面形成一层氧化铝，阻挡住氧气与其下面的芯层聚合物(3)反应，没有铝膜的部分继续被氧反应而刻蚀掉(11)，因此铝膜(4)对芯层聚合物(3)起到很好的掩膜作用，可以保证制作的聚合物波导(13)的端面形状。反应离子刻蚀的入射微波功率100-200瓦，反射功率＜1瓦时，刻蚀5-20分钟；然后用同样浓度的NaOH溶液去除铝膜(4)。所说的旋涂上包层(12)是将浓度为15％-30％的聚合物包层材料用旋转涂膜的方法均匀涂在带有AWG图形的样品上，厚度为4-6微米，进而得到聚合物阵列波导光栅器件，此过程如图3(17)所示。
具体实施方式
实施例1、一种不含氟聚合物溶液的制备
取甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物作为下包层材料(2)(如通式VI所示)，经测试，该材料在1.55μm处的折射率为1.483。用双酚A环氧树脂作为高折射率调节剂(如通式VII所示)，掺入到包层材料中，形成芯层材料(3)，调节环氧树脂的百分含量，控制芯层折射率为1.495，使形成的波导为单模传输。在包层和芯层材料中加入一定量的溶剂进行稀释，混合搅拌，用0.4微米的过滤器过滤，调节其浓度，使之可以缓慢流动，备用。
实施例2：合成基本配方的聚酯
在100ml梨形瓶中加入10g的1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A双乙酸酯和5.7g的2、2，3、3，4、4，-六氟戊二酸，再加入0.03g二丁基氧化锡做为催化剂。将梨形瓶装在旋转蒸发仪上用油浴加热至200℃在氮气的气氛下反应2小时。将预聚物转移至枝试管中在抽空至0.2mmHg和充氮气的条件下在240℃反应24小时。得到透明的琥珀色的固体，经四氢呋喃溶解和用甲醇沉淀净化后得到白色的粉末既为产品。经测试，样品的数均分子量为9800，Tg为110℃，在1.55微米处的折射率为1.478。
实施例3：合成在基本配方的基础上加对苯二甲酸改性的聚酯
在100ml梨形瓶中加入10g的1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A双乙酸酯、4.57g的2、2，3、3，4、4，-六氟戊二酸和0.8g对苯二甲酸，再加入0.03g二丁基氧化锡做为催化剂。将梨形瓶装在旋转蒸发仪上用油浴加热至200℃在氮气的气氛下反应2小时，在体系的粘度增加后抽真空至0.1mmHg，反应11小时。将预聚物转移至枝试管中在抽空和充氮气的条件下在240℃反应24小时。得到透明的琥珀色的固体，经四氢呋喃溶解和用甲醇沉淀净化后得到白色的粉末既为产品。经测试，样品的数均分子量为9800，Tg为113℃，在1.55微米处的折射率为1.512，该材料可做为芯层材料使用。
实施例4：合成在基本配方的基础上加多量对苯二甲酸改性聚酯
在100ml梨形瓶中加入10g的1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A双乙酸酯、3.9g的2、2，3、3，4、4，-六氟戊二酸和1.2g对苯二甲酸，再加入0.03g二丁基氧化锡做为催化剂。将梨形瓶装在旋转蒸发仪上用油浴加热至200℃在氮气的气氛下反应2小时，在体系的粘度增加后抽真空至0.1mmHg，反应11小时。将预聚物转移至枝试管中在抽真空和充氮气的条件下在240℃反应24小时。得到透明的琥珀色的固体，经四氢呋喃溶解和用甲醇沉淀净化后得到白色的粉末既为产品。经测试，样品的数均分子量为9800，Tg为116℃，在1.55微米处的折射率为1.524，该材料可做为芯层材料使用，其包层材料可选用实施例二中所制备的材料。
实施例5：在基本配方的基础上加顺丁烯二酸合成可光交联的含氟聚酯
在100ml梨形瓶中加入10g的1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A双乙酸酯、4.57g的2、2，3、3，4、4，-六氟戊二酸和0.912g对顺丁烯二酸，再加入0.031g二丁基氧化锡做为催化剂。将梨形瓶装在旋转蒸发仪上用油浴加热至200℃在氮气的气氛下反应2小时，在体系的粘度增加后抽真空至0.1mmHg，反应11小时。将预聚物转移至枝试管中在抽真空和充氮气的条件下在240℃反应24小时。得到透明的琥珀色的固体，经四氢呋喃溶解和用甲醇沉淀净化后得到白色的粉末既为产品。经测试样品的数均分子量为12000，Tg为100℃，在1.55微米处的折射率为1.494，该材料可作包层使用。
实施例6：在实施例四的基础上加顺丁烯二酸合成可光交联的含氟聚酯
在100ml梨形瓶中加入10g的1，1，1，3、3、3、-六氟双酚A双乙酸酯、4.57g的2、2，3、3，4、4，-六氟戊二酸和0.68g对顺丁烯二酸，再加入0.28g对苯二甲酸以及0.031g二丁基氧化锡做为催化剂。将梨形瓶装在旋转蒸发仪上用油浴加热至200℃在氮气的气氛下反应2小时，在体系的粘度增加后抽真空至0.1mmHg，反应11小时。将预聚物转移至枝试管中在抽真空和充氮气的条件下在240℃下反应24小时。得到透明的琥珀色的固体，经四氢呋喃溶解和用甲醇沉淀净化后得到白色的粉末既为产品。经测试样品的数均分子量为12000，Tg为105℃，在1.55微米处的折射率为1.505，该材料可作包层使用。
实施例7：取氟化聚酯化合物(I)溶于乙酸丁酯中，经0.4微米膜过滤后浓缩至浓度为20％做为包层材料，备用。
取氟化聚酯化合物芯层(通式V所占比例为15％)溶于乙酸丁酯中，经0.4微米膜过滤后浓缩至浓度为20％做为芯层，备用。
实施例8、一种旋涂的方式
将实施例1或实施例2制备的下包层材料(2)涂于处理过的衬底硅片(1)上，以3000转/分钟的转速旋转，旋转时间为30秒，然后进行烘干，得到下包层(2)的厚度为8微米；再将芯层(3)材料以同样的转速旋涂于下包层材料上(2)，使芯层材料(3)的厚度在6微米范围，烘干后蒸镀一层50nm的铝膜(4)，然后旋涂光刻胶(5)，光刻胶(5)前烘后用AWG掩膜板(7)进行光刻、显影，将掩膜板(7)上的AWG图形转移到光刻胶(5)上，通过显影进一步将AWG图形转移到铝膜(4)上。
实施例9、反应离子刻蚀
将实施例8制备的样品放置于反应离子刻蚀机中，在氧气条件下进行反应离子刻蚀(9)，光刻胶(5)首先被刻蚀掉，露出铝膜(4)，由于铝膜在氧气气氛中的反应离子刻蚀时，铝会与氧气反应，在表面形成一层氧化铝，阻挡住氧气与其下面的芯层聚合物(3)反应，起到很好的掩膜作用，可以保证制作的聚合物波导的端面形状。反应离子刻蚀的入射微波功率200瓦，反射功率＜1瓦时，刻蚀15分钟；然后用NaOH溶液去除铝膜(4)。最后在刻蚀后的样品上旋涂上包层材料(12)，控制材料的厚度为6微米。这样就制备出符合设计要求的阵列波导光栅器件。
Claims (3)
1、有机聚合物阵列波导光栅，依次由硅衬底(1)、下包层(2)、芯层(13)和上包层(12)组成，其特征在于：下包层(2)和上包层(12)以及芯层(13)均是有机聚合物材料，芯层(13)的折射率大于下包层(2)和上包层(12)，有机聚合物为含氟聚酯，其通式如(I)所示：
-[O-R1]m-[O-R2]n-[O-R3]1-[O-R4]g-
(I)
式中，m、n、l、g均为整数，m∶(n+l+g)＝1∶1，其中l，g≥0；
R1、R2、R3、R4的含义如(II)、(III)、(IV)、(V)所示：
在通式(I)中，芯层(13)的g值大于下包层(2)、上包层(12)的g值。
2、权利要求1所述有机聚合物阵列波导光栅的制备方法，其步骤为：以单晶硅片为衬底(1)，在硅片上先用旋涂法涂覆聚合物下包层材料(2)后进行前烘，然后旋涂聚合物波导芯层材料(3)；烘干后在芯层材料上蒸发或溅射一层金属铝膜(4)，再在铝膜(4)上涂覆光刻胶(5)，用阵列波导光栅掩膜板(7)进行光刻；然后进行氧反应离子刻蚀(9)；刻蚀后在聚合物芯层材料上得到阵列波导光栅的图形，在得到的样品上旋涂聚合物上包层材料(12)，烘干后得到阵列波导光栅(17)。
3、如权利要求2所述的有机聚合物阵列波导光栅的制备方法，其特征在于：旋涂下包层、芯层，是指将经过0.4微米及0.4微米以下的过滤器过滤的浓度为15-30％的聚合物材料滴在处理过的硅衬底(1)上，将硅衬底(1)置于旋转涂覆机上，在3000-4000转/分的转速下旋转衬底进行涂膜，旋涂的时间30-60秒，使聚合物下包层(2)均匀涂在衬底(1)上，下包层(2)的厚度为10-20微米，然后将芯层聚合物材料(3)以4000-6000转/分的转速匀旋涂在(2)上，厚度为4-6微米；蒸铝是在芯层材料(3)上用蒸发或溅射的方法蒸镀一层30-100纳米的铝膜(4)，然后在铝膜(4)上旋涂一层正性光刻胶(5)；掩膜是将带有阵列波导光栅图形的掩膜板(7)放置在光刻胶上，用紫外光(8)进行照射，通过腌膜板(7)的透光区(6)将光刻胶曝光，显影后把图形转移到光刻胶(5)上；光刻是将样品置于光刻机上，用365nm、200W紫外光(8)进行照射，通过腌膜板(7)的透光区(6)将光刻胶曝光，曝光时间为30-60秒，将曝光后的样品用NaOH的水溶液进行显影，NaOH与H2O的配比为0.3-0.6g∶100ml，显影时间是50-90秒，通过显影把阵列波导光栅图形转移到光刻胶(5)上；反应离子刻蚀过程(16)是将经过过程(15)后带有阵列波导光栅图形的样品在氧气条件下进行反应离子刻蚀(9)，入射微波功率100-200瓦，反射功率＜1瓦时，刻蚀5-20分钟；然后用同样浓度的NaOH溶液去除铝膜(4)；旋涂上包层(12)是将浓度为15％-30％的聚合物上包层材料用旋转涂膜的方法均匀涂在带有阵列波导光栅图形的样品上，厚度为4-6微米，进而得到聚合物阵列波导光栅器件。
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