在製作 1×2 power splitter 時，我們仍使用工研院化工所提供的材 料，分別作為我們的波導材料之導光層與披覆層材料。本章節共分 為三小節，首先介紹power splitter 之製作流程，最後再由實驗結果 做分析討論。
7-1. Optical power splitter 之製作流程
在確定材料的基本特性、製程條件，以及元件基本結構後，我 們便開始進行光波導的製作。其製作流程如下：
1.晶片的清洗
將已先長好二氧化矽的試片依序泡入丙酮，異丙醇及去離子水 中，置於超音波震盪機內，以強度 9 清洗 10 分鐘。再將清洗 完畢的wafer 沖水吹乾，置於 120℃烤箱內烘烤 30 分
2.旋鋪 WGC 1:5 玻璃材料當底披覆層(Bottom cladding layer) 旋鋪混成材料約為 5 µm，旋鋪條件為
轉速一：500 rpm / 10 秒。
轉速二：1000 rpm / 40 秒。
在放入烤箱，由室溫以每分鐘 3℃的升溫速率加熱到 80℃，
持溫 30 分鐘，進行預烤。再用 I-line 曝光機曝光 60 秒。
再置入烤箱中，以下面圖 7-1.所示的升溫曲線去加熱固化。
圖 7-1. Sol-gel 薄膜加熱固化曲線圖。
3.旋鋪 WGC 1:5 混成材料當旁披覆層(Side cladding layer) 旋鋪混成材料為 3 µm，旋鋪條件為
(2)放進甲苯和 60 c.c.的丙烯乙二醇甲基乙醚醋酸鹽(PGMEA）
60c.c.的混合溶液中，顯影 10 秒，再放進甲醇（Methanol）
10 秒，放入烤箱，以圖 7-1 所示的加溫固化曲線硬化定型。
5.旋鋪 WGC 1:3 混成材料當導光層
旋鋪導光層混成材料約為 1.5µm，旋鋪條件為：
轉速一：500rpm / 10 秒。
轉速二：2840rpm / 40 秒。
在放入烤箱，由室溫以每分鐘 3℃的升溫速率加熱到 80℃，
持溫 30 分鐘，進行預烤。再用 I-line 曝光機曝光 60 秒，再置 入烤箱中，以圖 7-1.所示的升溫曲線去加熱固化。
6.旋鋪 WGC 1:5 混成材料當頂披覆層(Top cladding layer) 旋鋪混成材料約為 5 µm，旋鋪條件為
轉速一：500 rpm / 10 秒。
轉速二：1000 rpm / 40 秒。
在放入烤箱，由室溫以每分鐘 3℃的升溫速率加熱到 80℃，
持溫 30 分鐘，進行預烤。再用 I-line 曝光機曝光 60 秒，再置 入烤箱中，以圖 7-1.所示的升溫曲線去加熱固化。
7.旋鋪頂批覆層 UV glue
(1)旋鋪 OG-125 UV 膠約 11 µm，旋鋪條件為 轉速一：500 rpm / 10 秒。
轉速二：900 rpm / 40 秒。
(2)然後 UV 燈照光 180 秒，就可達成固化。
8.波導元件封裝
蓋上 Pyrex-7740 玻璃並以 UV 燈照光，完成元件的簡易封裝。
9. 切割及研磨光波導之端面
最後將製作完成的 splitter 蓋上玻璃 Pyrex 7740，作為簡單的 封裝，之後再對其作切割研磨的動作以量測其光學損耗特性。
(1)用鑽石切割機(Auto dicing saw)Disco DAD320 將光波導切 至所需之長度。
(2)用 Al2O3拋光切割後之斷面，拋光步驟如下：
第一道： 0.3 µm 的研磨粉粒氧化鋁粉（Al2O3）:水=1 g:100 g
5 牛頓的施壓，轉速:150 rpm，時間: 2 分鐘 第二道： 0.05 µm 的研磨粉粒氧化鋁粉（Al2O3）:水=1 g:100 g
5 牛頓的施壓，轉速:150 rpm，時間: 4 分鐘
第三道： 水磨，5 牛頓的施壓，轉速:150 rpm，時間: 4 分鐘
7-2. Optical power splitter 之光學量測系統
我們採用 fiber contact 的方法直接將入射光源經單模光纖（SMF）
耦合進入光波導。我們在光源的部份使用波長為 632.8 nm 和 1310 nm 的兩種雷射，632.8 nm 光源為對準光源，1310 nm 光源為量測光 源。一開始在光源未導入波導之前，我們會先架一個可調式極化 器，是為了調節導入光源為 TE 模態或 TM 模態，然後用氦氖紅光 雷射（He-Ne laser）632.8 nm 的光源對準波導，在直接轉換至 1310 nm 光源，經過光波導後，以多模光纖(MMF)來接收光的訊號強度，
再由back-reflection meter 來轉成量測到的光功率，以得到波導的插 入損耗(insertion loss)。
1310 nm LD
632.8 nm He-Ne laser
SMF Y-Coupler
Splitters
MMF
xxx dBm
Back-reflection meter Polarizer
7-3. 1
×2 Optical power splitter 之實驗結果
我們從實驗流程來一一說明其實驗的結果：
(1)塗鋪材料的部份
如前所述，混成材料之厚膜在經過高溫烘烤後，會出現很嚴重 的碎裂現象，這使得在此splitter 製程上，都需要考慮到這個因素，
所以必須另外再成長一層折射率為1.447 的 thermal oxide 作為批覆 層和再旋鋪一層折射率為1.46 的 UV 膠，來幫助橫向光場的侷限性。
(2)黃光微影部份
塗佈完 side cladding 後，我們緊接著便對 side cladding 開始作 splitter 的黃光微影術，因為需採用不可接觸式的曝光，所以我們將 光罩和鋪上side cladding 試片之間的距離控制在 5 ~ 6 µm 之間，以 減少在曝光時，因繞射現象的影響。在圖 7-3.中的曝光顯影完後的
凹槽結構上面線寬為8 µm，下面線寬為 4 µm，深度為 2.5 ~3 µm。
在圖7-4.中我們已成功抓到 splitter 黃光微影條件，使得 Y-branch 之 尖端處寬度小於 1 µm。在圖 7-5 SEM 中,亦可很明顯看出越接近 Y-branch 尖端的 side cladding 材料以斜坡的方式由高往低減少。
圖 7-3. 曝光顯影後之凹槽結構。
圖 7-4. 曝光顯影後之 Y-branch 結構。
8 µm
4 µm
3 µm
1 µm
Sol-gel Side cladding
圖7-5. 曝光顯影後之 splitter SEM 圖。
Sol-gel side cladding
Trench
Vertex Sol-gel side
cladding
Trench
Vertex
z 1×2 Splitter 之量測結果
實驗量測結果如圖 7-5.所示，在這片 chip size 為 8 mm×2.5 mm 的 wafer 中，我們量測出的 1×2 splitter 的 insertion loss 在 5.7 ~ 5.8 dB，而 channel loss 為 2.2 dB，S-bend 為 2.4 dB，所以 bending loss 約在0.2 dB，且 branch loss 約在 0.3 ~ 0.4 dB 左右。
Insertion loss
P1= 5.8 dB
P2= 5.7 dB
圖 7-5.1×2 Splitter 之 insertion loss 量測結果。