臺灣博碩士論文加值系統

本論文是研究如何利用感光高分子材料製作光波導。利用感光高
分子材料，經 UV 曝光，使材料中的分子鍵固化時，且在同一時間內，
外加微小電場，使感光高分子材料的折射率改變，以此特性來製作為
光波導之底披覆層 (bottom cladding) 及導光層 (core)，並以稜鏡耦合儀
量測材料之折射率。
在製程過程中，以 ITO 玻璃為基板，在 ITO 玻璃上成長一層低
折射率的感光高分子薄膜，以此作為光波導之底披覆層 (bottom
cladding)，再以此薄膜成長一層高折射率的感光高分子薄膜作為光波
導的導光層 (CORE)，再長一層上披覆層。利用此簡單方式形成光波
導，並量測光波導的特性。

In this paper, we are researching on the fabrication of waveguide
using Photographic Polymeric Materials. By exposure of Photographic
Polymeric Materials to solidify Chemical Bonds of materials, additional
voltage to change the refractive index of Photographic Polymeric
Materials at the same time. Using this characteristic to fabrication the
bottom cladding and the core of waveguide. Finally measured the
refractive index of Photographic Polymeric Materials by Prism coupler.
ITO to be a substract and grow up a Photographic Polymeric thin
film layer with low refractive index, that is the bottom cladding of
waveguide. And then grow a Photographic Polymeric thin film layer with
high refractive index to be the core of waveguide. Finally grow up a
cladding to formed waveguide and measured characteristic.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 序論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 4
1.3 論文架構 5
第二章 光波導理論與紅外線光譜分析介紹 6
2.1 光波導之基本理論 6
2.1.1 TE 模 8
2.1.2 TM 模 10
2.1.3 對稱 (Symmetric) 與非對稱 (Asymmetric) 光波導 11
2.2 稜鏡耦合儀原理 12
2.2.1 也可由稜鏡耦合計算介質之折射率及波導厚度 13
2.3 紅外線光譜分析計算各點吸光度的方法 14
第三章 感光高分子折射率之調制 15
3.1 感光高分子材料之性質 15
3.2 對折射率改變的方式之比較 16
3.3 第一種預處理︰材料做未加熱退化直接電場極化之步驟過程 17
3.3.1 結果與討論 18
3.4 第二種預處理︰材料做加熱退化後，再電場極化之步驟過程 19
3.5 FTIR 量測結果 22
第四章 平面光波導的研製 23
4.1 平面光波導之製作流程 23
4.1.1 方法一︰使用不同類型的感光高分子材料 23
4.1.2 方法二︰使用同一類型的感光高分子材料 24
4.2 使用稜鏡耦合量測波導模態 26
4.2.1 BPM_CAD 模擬 27
4.2.2 非對稱光波導理論 28
4.3 end-fire coupling 量測 28
第五章 使用 MEMS 的技術研製通道型光波導 31
5.1 MEMS 非矽製程之介紹 31
5.1.1 LIGA 技術 31
5.1.2 類 LIGA(LIGA-like) 的技術 32
5.1.3 微機械加工技術 32
5.1.4 微細加工低溫製程技術 33
5.1.5 高分子微加工技術 33
5.1.5.1 微雷射光合高分子成形技術(Microstereolithography, MSL) 33
5.1.5.2 軟式微影技術 (Soft Lithography) 34
5.1.5.3 微接觸印刷術 (Microcontact Printing in Capillaries, μCP) 35
5.1.5.4 毛細管微成形 (Micromolding in Capllaries, MMIC) 35
5.1.5.5 微轉印成形 (Microtransfer Molding, μTM) 36
5.1.5.6 複製成形 (Replica Molding, REM) 36
5.2 電鑄技術的介紹與銅電鑄液的配製 37
5.3 各類電鑄模仁方式 38
5.3.1 反應式離子蝕刻 (RIE) 製作電鑄模仁 39
5.3.2 感應耦合電漿蝕刻 (ICP-RIE) 製作電鑄模仁 40
5.3.2.1 矽模板表面未去光阻 41
5.3.2.1.1 使用直接電鑄沉積的方式 41
5.3.2.1.2 不直接電鑄，先蒸鍍在電鑄沉積方式 42
5.3.2.2 矽模板表面去除光阻 43
5.4 波導之製作流程 44
5.5 end-fire coupling 量測 46
第六章 結論 47
參考文獻 50

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