CN1467516A - 光波导、光收发模块、层叠结构 - Google Patents

光波导、光收发模块、层叠结构 Download PDF

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Abstract

本发明是关于这样的一种光波导，在其用作下包层的基片的上表面形成一个槽子，并在槽子中芯子，此光波导的特点是所述的芯子形成得槽子中芯子的上表面低于所述基片的上表面，并且可以在芯子上可以形成上包层，芯子较佳由有机无机混合物形成。

Description

光波导、光收发模块、层叠结构
发明的背景
技术领域
本发明涉及一种由一种新颖的有机无机混合物(organic-inorganic hybrid)构成的层叠结构以及一种光波导，可用于电子布线板，机械部件的材料，防反射涂层，如表面保护涂层的多种涂层材料，光通信器件例如光收发模块、光开关，具有光传输线路结构的光器件例如光波导和光纤，眼镜、光学透镜、光滤波片、衍射光栅、光导板、干涉仪、光耦合器，光耦合器/分支滤波器、光探测器、全息光器件、光学部件的其它材料、光电器件、隐形眼镜和人造医学组织。
相关领域
在电子元件、光学元件或它们的组件中，有时会用到将若干层层叠构成的层叠结构，每一层都是由不同性质的物质构成，至少使用两种物质的层。例如，在具有约束和传输光能量功能的光波导中，所述的层叠结构由两层或多层构成，每一层都由不同折射率的物质形成。
光波导广泛用于光集成线路的光学***器件、光纤通信等方面。研究了具有高透光性的有机无机混合物质作为光波导的材料。
在日本专公开利NO.356722(2000)中，公开了一种方法，在石英基片上形成一个槽子，其中注入有机无机混合物的溶胶-凝胶溶液，然合用紫外光辐照固化该溶胶凝胶溶液形成芯子。
图15是一个截面图，显示了在石英基片上的槽子中注入有机无机混合物形成芯子的方法的一个实施例。
如图15(a)显示，有机无机混合物2填充并覆盖了基片1上槽子1a的内部。然后，将有机无机混合物加热干燥，如图15(b)所示，再将基片1上表面上多余的有机无机混合物2清除掉。然后如图15(c)所示，在芯层2和基片1上提供上包层3，制成光波导。
然而，这种方法存在一个问题，若用研磨的方法清除多余的有机无机混合物2。芯层2的上表面将会产生研磨引起的缺陷，当光在芯层内传输时，这些缺陷将会产生光的散射，产生了传输损耗。
发明的概述
本发明的第一个目的是提供一种可以减少由于传输光散射造成的传输损耗的光波导。
本发明的第二个目的是提供一种由有机无机混合物作芯层的结构新颖的光波导。
本发明的第三个目的是提供一种由高度附着性的有机无机混合物构成的层叠结构，
根据本发明的第一方面，光波导具有如下特点，在作为下包层的基片的上表面上形成一个槽子，在此槽子中形成一个芯子，槽子中芯子的上表面要比基片的上表面低。
根据本发明的这第一方面，槽子中芯层上表面要比基片的上表面低，这样就不必用研磨或类似的方法来清除芯子上表面上的多余物，这样芯子的上表面就不会产生研磨带来的缺陷。因此由于传输光散射造成的传输损耗就可以减少。
在本发明的这第一方面，在芯子上面还可以提供上包层，此上包层可以在槽子里，也可以在槽子的周围。
在本发明的这第一方面，芯子适宜用有机无机混合物或树脂形成，并且上包层也适宜用有机无机混合物或树脂形成。
并且，基片适宜用玻璃、硅、陶瓷、有机无机混合物或树脂形成。
在本发明的这第一方面，基片上的槽子可以用以下方法制作，用加热时***的物质形成基片，加热基片使之***，并将一个模子压在基片上形成槽子。
在本发明中，有机无机混合物可以由有机聚合物和金属醇盐或者至少一种金属醇盐形成。作为金属醇盐，有硅、钛、锆、铝、锡、锌等的醇盐，尤其硅、钛、锆的醇盐更适用，因此烷氧基硅烷、醇钛、醇锆是较佳选择。并且其中烷氧基硅烷尤其适用。至于烷氧基硅烷，有四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四异丁基硅烷、苯基三乙氧基硅烷。至于醇钛，有异丙醇钛、丁醇钛等。至于醇锆，有异丙醇锆、丁醇锆等。
虽然上面提到的物质可用作金属醇盐，但通常可以使用M(OR)n表示的金属醇盐，其中M表示金属，R表示烷基，n是2，3，4或5，或者使用R’M(OR)n-1表示的金属醇盐，其中M表示金属，R表示烷基，R’表示有机基团，n是2，3，4或5，或者使用R’2M(OR)n-2来表示的金属醇盐，其中M表示金属，R表示烷基，R’表示有机基团，n是2，3，4或5。作为金属M，如上所述有硅、钛、锆、铝、锡、锌等，作为烷基有包含1到5个碳原子的烷基。作为有机基团R’，例如有烷基、含芳基的基团、含丙烯酰氧基的基团、含甲基丙烯酰氧基的基团、含苯乙烯基的基团、含环氧基的基团。附带说明，含芳基的基团是指含有芳基的有机基团，含丙烯酰氧基的基团是指含有丙烯酰氧基的有机基团，含甲基丙烯酰氧基的基团是指含有甲基丙烯酰氧基的有机基团，含苯乙烯基的基团是指含有苯乙烯基的有机基团，含环氧基的基团是指含有环氧基的有机基团。若金属M是四价的，此金属醇盐可以表示为M(OR)4，其中M表示金属，R表示烷基，或可表示为R’M(OR)3，其中M表示金属，R表示烷基，R’表示烷基、含芳基的基团、含丙烯酰氧基的基团、含甲基丙烯酰氧基的基团、含苯乙烯基的基团、含环氧基的基团，或表示为R’2M(OR)2，其中M表示金属，R表示烷基，R’表示烷基、含芳基的基团、含丙烯酰氧基的基团、含甲基丙烯酰氧基的基团、含苯乙烯基的基团、含环氧基的基团。作为较佳使用的金属醇盐，有四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。本发明中的金属醇盐还包括所谓的有机烷氧基硅烷和硅烷偶联剂。
所述的有机聚合物没有什么限制，只要它能形成金属醇盐或有机无机混合物，作为有机聚合物，有例如，含有羰基的聚合物、含有苯环的聚合物和含有萘环的聚合物。作为有机聚合物的具体实施例，例如，有聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、尿素树脂、蜜胺树脂等，其中聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或它们的混合物，从形成高透光性有机无机混合物的观点看，较适用于作为有机聚合物。
而且，3-甲基丙烯酰氧基丙基乙氧基硅烷水解和缩聚的产物、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基氧基硅烷水解和缩聚的产物、p-苯乙烯基三乙氧基硅烷水解和缩聚的产物、p-苯乙烯基三甲氧基硅烷水解和缩聚的产物也都可以用作有机聚合物。在用这些有机聚合物通过溶胶-凝胶过程形成上述的有机无机混合物时，例如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇的醇类可以用作溶剂。
另一方面，若聚甲基丙烯酸甲脂、聚苯乙烯和聚乙烯萘等树脂用作有机聚合物时，通常用N-甲基-2-吡咯烷酮和二甲基甲酰胺等作为溶剂。
在本发明第一方面中，当在基片、芯子、下包层和上包层中都互相接触的两层由有机无机混合物构成时，较佳的是，所述有机聚合物和金属醇盐的一种用于相互接触的两层的相应有机无机混合物中，当所述有机聚合物和金属醇盐的一种用于接触层时，这样，有机无机混合物之间的粘合强度就加强，因此这两层有机无机混合物之间分层现象的发生就会受到抑制。
并且，关于构成上述两接触层的有机无机混合物，构成上包层的有机无机混合物较适于用不会溶解下层有机无机混合物的原料或溶剂形成。例如，若构成上包层的有机无机混合物包含用醇类作溶剂合成的物质和用N-甲基-2-吡咯烷酮作溶剂合成的物质中的任何一种物质时，则构成下层的有机无机混合物以含有上述两种合成物质中的另一种为宜。
作为用醇类作溶剂合成的物质，有使用上述的3-甲基丙烯酰氧基丙基乙氧基硅烷水解和缩聚的产物作为有机聚合物的有机无机混合物。这些有机无机混合物干燥固化后，对于诸如N-甲基-2-吡咯烷酮和二甲基甲酰胺等各种溶剂有很高的耐溶剂性。因此当这些有机无机混合物用作下层时，即使形成用N-甲基-2-吡咯烷酮等作为溶剂合成的有机无机混合物层，下层也可以抵抗用来形成该有机无机混合物所使用的溶剂的溶解。
并且，作为使用N-甲基-2-吡咯烷酮作为溶剂合成的物质，有使用树脂例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯萘作为有机聚合物的有机无机混合物。这些有机无机混合物不溶于醇。因此若以这些有机无机混合物作为下层，即使形成用醇类作为溶剂合成的有机无机混合物作为上层，此下层能抵抗该溶剂的溶解。
在本发明此第一方面，当在基片、芯子、下包层、上包层中互相接触的两层中的一层由有机无机混合物构成时，较佳的是，互相接触的这两层的另一层含有与构成上述层的有机无机混合物中有机组分相同有机组分的树脂，或者含有构成上述层的有机无机混合物中金属醇盐的金属组分的无机物。这样互相接触的这两层之间的粘合强度就得到加强，从而抑制了裂纹的产生。
例如，当一层是丙烯酸类有机聚合物例如聚甲基丙烯酸甲酯、3-甲基丙烯酰氧基丙基乙氧基硅烷水解和缩聚的产物或3-甲基丙烯酰氧基丙基甲氧基硅烷水解和缩聚的产物时，另外一层宜由丙烯酸类树脂(丙烯酸类热塑性树脂/热固性树脂或可紫外固化的树脂)或此类的物质形成。
而且，当构成一层的有机无机混合物的金属醇盐是含有硅的金属醇盐时，则另一层较适于由硅的无机物例如硅的氧化物或硅的氮化物形成。
根据本发明第二方面，光波导具有如下的特点，该光波导包括基片、基片上面的下包层和下包层上面的芯层，芯层由有机无机混合物形成。
在本发明的这第二方面中，形成的芯层其中心部分的厚度比周边的厚度大，在这样的芯层上，厚度较大的部分可以这样制成：在可加热***有机无机混合物材料上压上一个模具，该模具具有与要形成的芯层对应的凹陷部分，这样就在有机无机混合物上形成一个与模具凹陷部分对应的突出部分。
在本发明的这第二方面中，下包层可以由有机无机混合物、树脂或氧化硅形成。
在本发明的这第二方面中，在芯层上面可以有上包层。上包层可以由例如有机无机混合物或树脂形成。
并且在本发明的第二方面中，与第一方面一样，在基片、芯子、下包层、上包层中互相接触的两层物质都由有机无机混合物构成时，比较好的是，有机聚合物和金属醇盐中的一种用于构成两接触层的相应有机无机混合物中。
而且，关于构成这两接触层的有机无机混合物，构成上包层的有机无机混合物较适于用不会溶解构成下层的有机无机混合物的原料或溶剂形成。
并且，较好的是，构成上层的有机无机混合物含有用醇类作为溶剂合成的物质和用N-甲基-2-吡咯烷酮作溶剂合成的物质的任何一种，则构成下层的有机无机混合物含有该两种合成的另一种物质。
而且，当在基片、芯层、下包层、上包层中互相接触的两层中一层是由有机无机混合物构成时，较好的方式是，互相接触的两层的另一层含有与构成上述层的有机无机混合物中相同的有机组分的树脂，或者含有构成上述层的有机无机混合物中金属醇盐的金属组分的无机物。
如上文所述，本发明第一和第二方面的有机无机混合物还可以由至少一种金属醇盐形成。这就是说，该有机无机混合物可以仅由金属醇盐形成而不用有机聚合物。在这种情况下，有机无机混合物可以由一种或两种或多种金属醇盐形成。当有机无机混合物由两种或多种金属醇盐形成时，较好的是，它由具有一个双键基团用光或热聚合的金属醇盐或由没有双键基团的金属醇盐形成。作为通过光或热能发生聚合反应的双键基团，有丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基和苯乙烯基。
较好的是，有双键基团的金属醇盐通过双键的反应聚合。当双键基团是丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基时，较好的是，丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基反应并且聚合，使得在红外吸收谱范围内，在1650cm-1附近C＝C键的吸收峰高度值/在1750cm-1附近C＝C键的吸收峰高度值的比值为0.1或更小。较好的是，从不降低有机无机混合物透光性能角度来说，有机无机混合物中不含用来促进光聚合的光聚合引发剂。
在本发明第一和第二方面中，当在基片、芯层、下包层、上包层中相互接触的两层都由有机无机混合物形成时，较好的是，至少一种金属醇盐同时用在构成这两接触层的各有机无机混合物中。尤其是，当构成这两接触层的至少一层的有机无机混合物仅由至少一种金属醇盐形成时，该金属醇盐同时用在这两接触层中。这样，两层之间的粘合强度就得到加强，从而抑制了裂缝的产生。
在本发明的第一和第二方面中，当在基片、芯层、下包层、上包层中相互接触的两层都由有机无机混合物构形成时，相接触的两层中的一层可以由含有机聚合物和金属醇盐的有机无机混合物形成，而另一层可以由含有机聚合物和金属醇盐或者仅含至少一种金属醇盐的有机无机混合物形成。
当一层中的有机聚合物是丙烯酸树脂时，则另外一层中的金属醇盐最好是含有丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基，因为丙烯酸树脂对丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基具有亲和力，就可以加强两层之间的粘合强度，使用这样的结构有利于抑制裂缝的产生。并且较好的是金属醇盐通过丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基的反应来聚合。
当一层中的有机聚合物是苯乙烯树脂时，则另外一层中的金属醇盐最好含有苯环。因为苯乙烯树脂对苯环具有亲和力，就有可以加强两层之间的粘合强度，使用这样的结构有利于抑制裂缝的产生。
当一层中的有机聚合物是环氧树脂，则另外一层中的金属醇盐最好含有环氧基。因为环氧树脂对环氧基具有亲和力，就有可以加强两层之间的粘合强度，使用这样的结构有利于抑制裂缝的产生。
本发明的光收发模块的特点是使用了上述本发明第一和第二方面所述的光波导。
按照本发明第三方面的层叠结构是一种层状薄片结构，其中一层有机无机混合物层叠在另外一层有机无机混合物上，其特点是层叠的不同的两层有机无机混合物含有相同的有机聚合物或者金属醇盐。
本发明第三方面中，因为层叠的两层有机无机混合物中含有相同的有机聚合物或者金属醇盐，所以这两层之间的粘合强度就高，因此不同有机无机混合物材料之间的分层现象就被抑制。
本发明第三方面的层叠结构中，也可以象本发明第一方面和第二方面一样有机无机混合物可以只由金属醇盐形成时。于是，当一层有机无机混合物由至少一种金属醇盐形成，另外一层由至少一种金属醇盐形成，或者由有机聚合物和金属醇盐形成时，比较好的是，至少一种金属醇盐同时用在这层叠的两层有机无机混合物中。
而且，当一层有机无机混合物由有机聚合物和金属醇盐形成，另外一层有机无机混合物由有机聚合物和金属醇盐或者由至少一种金属醇盐形成时，可以象本发明第一和第二方面一样使用有机无机混合物的组合。这就是说，若其中一层的有机聚合物是丙烯酸脂，则另外一层的金属醇盐较好是含有丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基的金属醇盐。这样，金属醇盐通过丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基的反应而聚合。若其中一层的有机聚合物是苯乙烯树脂，则另外一层的金属醇盐较好是含有苯环的金属醇盐。若其中一层的有机聚合物是环氧树脂，则另外一层的金属醇盐较适宜于含有环氧基。
如上所述组合使用一层中的有机聚合物与另一层中的金属醇盐，就可以提高有机无机混合物层之间的粘合强度，因此可以抑制有机无机混合物层之间的分层现象。
作为本发明第三方面所用的有机无机混合物，可以使用本发明第一和第二方面所用的有机无机混合物。
并且本发明的第三方面和第一和第二方面一样，构成层叠结构的上包层的有机无机混合物较佳用不会溶解此层叠结构下层的有机无机混合物的原料和/或溶剂形成。
并且，较好的是，构成上包层的有机无机混合物含有用醇类作为溶剂合成的物质和用N-甲基-2-吡咯烷酮作为溶剂合成的物质中的任何一种物质，而形成下层的有机无机混合物含有这两种合成物质中的另一种。
在本发明的第一方面，第二方面和第三方面中，当两个相互接触层由有机无机混合物形成时，且这两个接触层上层中的金属醇盐含有通过光或热聚合的双键基团时，该金属醇盐就可通过光辐照发生双键基团反应而聚合。尤其是，若用加热的方法聚合上层时其基层会发生变形时，较适宜用光辐照的方法来聚合上层。
在本发明的第一方面，第二方面，第三方面中，可以用改变有机无机混合物中有机聚合物与金属醇盐的配对种类与混合比来调整最终有机无机混合物的折射率。
图2显示了用聚乙烯萘、聚苯乙烯、丙烯酸树脂作为有机聚合物，用二苯基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷作为金属醇盐时所得有机无机混合物的折射率。图2中分别显示聚乙烯萘和二苯基二乙氧基硅烷、聚苯乙烯和二苯基二乙氧基硅烷、聚苯乙烯和苯基三乙氧基硅烷、丙烯酸树脂和苯基三乙氧基硅烷、丙烯酸树脂和四乙氧基硅烷这5种情况下所得有机无机混合物的折射率的变化。由图2可以看出改变有机聚合物与金属醇盐的种类组合与混合比，可以形成不同折射率的有机无机混合物。
如前所述，在有机无机混合物中引入苯环、萘环等，有机无机混合物的折射率会变大，而在有机无机混合物中引入碳原子双键，三键和例如硫，氯，钼，锰，锡，钛，锆等元素，有机无机混合物的折射率也会变大。
附图概述
图1是根据本发明第三方面的一个层叠结构实施例的的截面图。
图2是本发明中有机无机混合物的折射率与有机聚合物和金属醇盐的折射率之间的关系图。
图3是根据本发明第二方面的一个光波导实施例的截面图。
图4是根据本发明第二方面的一个光波导实施例的截面图。
图5显示的是在有机无机混合物层里形成芯层的模子的截面图。
图6显示的是检查光波导光传输特性装置的示意图。
图7是根据本发明第一方面的一个光波导实施例的截面图。
图8是根据本发明第一方面的一个光波导实施例的截面图。
图9是根据本发明第一方面的一个光波导实施例的截面图。
图10是根据本发明第一方面的一个光波导实施例的截面图。
图11是根据本发明第一方面的一个光波导实施例的截面图。
图12是根据本发明第一方面的一个光波导实施例的截面图。
图13是检查光波导的光散射特性装置的示意图。
图14是本发明的光收发模块的透视图。
图15是显示常规光波导制造过程的截面图。
图16是一个光波导对比例的结构截面图。
图17是显示在红外吸收光谱范围中，由C＝C键在1650附近引起的吸收峰和C＝O键在1750附近引起的吸收峰的曲线图。
较佳实施方式的说明
从这里开始，本发明将通过一些实施例进行详细描述，但是本发明不局限于这些实施例。
实施例1到5
图1是显示根据本发明第三方面的一个层叠结构实施例的的截面图。在基片10上提供有机无机混合物层11，有机无机混合物层12叠加在有机无机混合物层11上。虽然有机无机混合物层11和有机无机混合物层12由不同的有机无机混合物形成，但有机无机混合物层11和12中或者使用相同的有机聚合物，或者使用相同的金属醇盐。
从这里开始，将描述根据本发明的第三方面的层叠结构的实施例，在下面的一些实施例中，有机无机混合物是通过溶胶-凝胶过程制备的。用于溶胶-凝胶过程的有机聚合物和金属醇盐是通过以下方法制备的。
金属醇盐溶液：将水和1N盐酸加到金属醇盐中，对于1摩尔金属醇盐使用水2摩尔和盐酸0.0018摩尔，1.35倍重量的溶剂用于金属醇盐来形成其溶液。
有机聚合物溶液：4.7倍重量的溶剂用于有机聚合物来形成其溶液。
将制备的金属醇盐的溶液静置19小时，水解并缩聚之，然后此金属醇盐溶液以预定的比例(混合比用重量比表示)与有机聚合物溶液混合30分钟。然后，将此混合物施加到一个物体上，在120℃干燥5小时，形成有机无机混合物。
在下面的实施例和对比例中，硅基片作为基片，有机无机混合物层11由有机无机混合物P形成，有机无机混合物层12由有机无机混合物Q形成。
实施例1
·混合物P
金属醇盐：四乙氧基硅烷(TEOS)
有机聚合物：丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯：PMMA)
金属醇盐溶液和有机聚合物溶液混合比＝1∶1.3
·混合物Q
金属醇盐：苯基三乙氧基硅烷
有机聚合物：丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯：PMMA)
金属醇盐溶液和有机聚合物溶液混合比＝1∶0.57
·溶剂
N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)
将混合物P的溶液用旋涂技术涂在基片的表面上，干燥之：然后将混合物Q的溶液用旋涂技术涂在所得的混合物P涂层上，然后干燥形成厚度都为5μm的两层有机无机混合物层。
对比例1
·混合物P
金属醇盐：四乙氧基硅烷(TEOS)
有机聚合物：丙烯酸树脂(PMMA)
金属醇盐溶液和有机聚合物溶液混合比＝1∶6.1
·混合物Q
金属醇盐：苯基三乙氧基硅烷
有机聚合物：聚苯乙烯(PS)
金属醇盐溶液和有机聚合物溶液混合比＝1∶5.3
·溶剂
N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)
混合物P的溶液用旋涂技术涂在基片的表面上，干燥之，然后将混合物Q的溶液用旋涂技术涂在所得的混合物P涂层上，然后干燥形成厚度都为5μm的两层有机无机混合物层。
实施例2
·混合物P
金属醇盐：四乙氧基硅烷(TEOS)
有机聚合物：3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)水解和缩聚的产物
金属醇盐溶液和有机聚合物溶液混合比＝1∶0.59
这里，将10克MPTES、51克乙醇作为溶剂、1.2克0.05N盐酸混合，然后放置19小时，以便合成MPTES水解和缩聚的产物。
·混合物Q
金属醇盐：苯基三乙氧基硅烷
有机聚合物：MPTES水解和缩聚的产物
金属醇盐溶液和有机聚合物溶液混合比＝1∶5.5
混合物P的溶液用旋涂技术涂在基片的表面上，干燥之，然后将混合物Q的溶液用旋涂技术涂在所得的混合物P涂层上，然后干燥形成厚度都为5μm的两层有机无机混合物层。
实施例3
有机无机混合物层用和例2相同的方法形成，只是用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)代替例2中的MPTES。
实施例4
·混合物P
金属醇盐：四乙氧基硅烷(TEOS)
有机聚合物：丙烯酸树脂(PMMA)
金属醇盐溶液和有机聚合物溶液混合比＝1∶0.64
·混合物Q
金属醇盐：异丙氧醇锆
有机聚合物：聚苯乙烯(PMMA)
金属醇盐溶液和有机聚合物溶液混合比＝1∶0.57
·溶剂
N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)
将混合物P的溶液用旋涂技术涂在基片的表面上，干燥之，然后将混合物Q的溶液用旋涂技术涂在所得的混合物P涂层上，然后干燥形成厚度都为5μm的两层有机无机混合物层。
实施例5
·混合物P
金属醇盐：苯基三乙氧基硅烷
有机聚合物：丙烯酸树脂(PMMA)
金属醇盐溶液和有机聚合物溶液混合比＝1∶5.1
·混合物Q
金属醇盐：苯基三乙氧基硅烷
有机聚合物：聚苯乙烯(PS)
金属醇盐溶液和有机聚合物溶液混合比＝1∶5.3
·溶剂
N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)
将混合物P的溶液用旋涂技术涂在基片的表面上，干燥之，将混合物Q的溶液用旋涂技术涂在所得的混合物所得的混合物P涂层上，然后干燥形成厚度都为5μm的两层有机无机混合物层。
评价两层有机无机混合物层之间的粘合强度
用一台光学显微镜，检查上述例1到5和对比例1的两层有机无机混合物层之间的粘合强度，例1到5，10个样品都没有观察到两层有机无机混合物层之间有分层情况。而对比例1，10个样品有4个观察到两层有机无机混合物层之间有分层情况。
实施例6-9
从这里开始，将说明根据本发明的第二方面的光波导的实施例。
图3和4显示的是根据本发明第二方面光波导一个实施例的截面图。
在图3所示的光波导中，下包层14覆盖在基片层13上，有机无机混合物层15覆盖在下包层14上。有机无机混合物层15中形成中间厚的芯层15a。芯层15a宽90μm，在下包层14的上的高度50μm。有机无机混合物层15中芯层15a以外的部分厚约5μm。
芯层15a的形成方法，是在下包层14上形成能加热软化的有机无机混合物层15，对其加热***，然后把如图5所示的模具17压在加热***的有机无机混合物层15上。模具17中有凹陷部分17a，其形状与芯层15a相对应，就对应于凹陷部分17a形成这样芯层的15a。
图3显示的光波导，芯层15a上面没有上包层，这种光波导里，空气起上包层的作用。
图4显示的光波导，在其包括芯层15a的有机无机混合物层15上面有一上包层16。用有机无机混合物形成此上层16时，较适宜用不会溶解作为其底层的有机无机混合物层15的溶剂。例如，若有机无机混合物层15的有机聚合物是PMMA，如果用NMP作为形成上包层16的溶剂，层15就会一部分溶解。因此，形成上包层16的有机无机混合物，较适宜于用例如MPTES这种能溶于醇类的物质作为其中的有机聚合物。
而且，有机无机混合物用MPTES等溶于醇类的物质作为其有机聚合物，则此有机无机混合物能溶于醇而不溶于NMP之类的溶剂。这样，层15的有机无机混合物可以用溶于醇的物质作为其有机聚合物，而上包层16的有机无机混合物可以用PMMA等溶于NMP之类溶剂的物质作为其有机聚合物。
在下面的一些实施例中，用硅基片作为基片13。
实施例6
下包层14(厚5μm)用例2中的混合物Q形成在基片13上，在层14上，用例1中的混合物Q形成有机无机混合物层15(厚50μm)。层15形成后，再加热该层至150℃使其***，然后一面冷却，一面在***的层15上面压上一个如图5所示的玻璃模具17。然后除去玻璃模具17，就获得其上面形成有芯层15a的有机无机混合物层15。
此外，构成有机无机混合物层15的例1中的混合物Q，其中是用苯基三乙氧基硅烷作为金属醇盐，PMMA作为有机聚合物。而且，实施例2中构成下包层14的混合物Q，其中是用苯基三乙氧基硅烷作为金属醇盐，MPTES作为有机聚合物。因此此例中的下包层14和有机无机混合物层15含有相同的金属醇盐即苯基三乙氧基硅烷。
实施例7
用和例6相同的方法制备下包层14，只是实施例6中下包层14由硅的氧化物形成，而本实施例中是对基片13的表面加热氧化形成下包层。且本例中，下包层14厚0.5μm
实施例8
制备如图4所示的光波导。用和实施例6相同的方法形成芯层15a后，在芯层15a上形成上包层16，上包层16以实施例2中的混合物Q制备，正如例6中的下包层14一样，芯层15a上的此上包层16厚10μm。形成上包层16时是用光照固化的。具体地说，实施例2中的混合物Q的溶液，在95℃加热40分钟，此时作为溶剂的乙醇被除去，并且溶液的粘性增大。然后把此粘性液体涂在芯层15上，然后用功率为150W的紫外灯照射此溶液使其固化。
实施例9
制备作如图4所示的光波导。其方法是在例7中，芯层15a形成后，在芯层15a上形成上包层16，上包层16用例2中的混合物Q制备，正如例8中一样。并且上包层16的厚度和例8中的一样。
评价光波导特性
用图6所示的装置评价实施例6-9中的光波导的特性，在图6所示的装置中，光纤21连接到光波导22的一个端面，波长650nm的激光通入到光纤21中。光波导22的另一个端面上有一光学***23和一个屏24。
以例6到例9中的光波导作为光波导22，检查其光传输特性，结果是屏24上可以发现一个尖锐的光斑。由此证明6到9中的光波导是真正的光波导。
实施例10-15
从这里开始，将描述根据本发明的第一方面的光波导的一个实施例。
图7到图12显示的是根据本发明第一方面的光波导的一个实施例的截面图。
在图7显示的实施例中，基片30上有槽子30a，宽90μm，深50μm。芯子31形成于基片30的槽子30a中。芯子31的上表面31a要低于基片的上表面30b。芯子31的上表面31a的最高点31b与基片的上表面30b之间的高度方向的差约为20μm。形成芯子31的方法是把构成芯子31的溶液注入到槽子30a中，然后用干燥或类似的方法使溶液固化，
构成芯子31的溶液就在槽子30a中干燥收缩，从而固化成为芯子。
在图7显示的实施例中，没有制作上包层而用空气作为上包层。
在图8显示的实施例中，在芯子31上形成上包层32，使其覆盖整个基片30。并渗进槽子30a中。基片30上的上包层32的厚度约为10μm。
在图9显示的实施例中，在芯子31上形成上包层32，但只限于在槽子30a中形成。其制法例如，像图8显示的实施例一样，先在整个基片上形成上包层32，然后用研磨或类似的方法除去基片上表面上的上包层32。上包层32最厚部分的厚度为20μm。
在图10显示的实施例中，芯层31不仅存在于槽子30a中，并且还存在于槽子30a周围基片30的上表面30b上。用下面的方法形成这样的芯层31：在基片的整个上表面上涂上构成芯层的物质，然后对其干燥。而且，槽子30a内芯层31的上表面31a作成低于基片30的上表面30b，其高度方向的距离，即槽子30a和基片上表面30b的高度距离，约为5μm。在图10显示的实施例中，槽子30a的几何尺寸与图7中的槽子30a相似。
在图10显示的实施例中，芯子31上没有上包层，而是用空气作上包层。
在图11显示的实施例中，上包层32形成在图10所示的芯子31上。槽子30a周围的上包层32的厚度约为20μm。
在图12显示的实施例中，上包层32只存在于槽子30a的内芯子31上，上包层32的形成，是用研磨或类似的方法除去图11显示的上包层32的位于槽子30a周围的芯子31上的部分。此上包层厚度约为10μm。
在下面的实施例10-15中，以下物质用作基片，芯子和上包层的材料。
基片材料
·石英玻璃
以石英玻璃作材料制备基片，在其上面用光刻和盐酸蚀刻的方法形成特定形状的槽子。
此外，本发明中，基片也可以由TEMPAX、Pyrex、白色玻璃片代替石英玻璃形成。
·树脂
使用模具形成丙烯酸树脂(PMMA)，得到在其上面有特定形状槽子的基片。
本发明中，可以用热塑性树脂例如聚苯乙烯或者聚碳酸酯代替丙烯酸树脂制备类似的基片。
·有机无机混合物
将实施例1中混合物P的溶液施涂在另一种物质构成的基片的上表面上，干燥之，然后加热到150℃使其***，在***的涂层上压上一个金属模子，制成有特定形状槽子的基片。
芯材料
·树脂
使用可紫外固化的丙烯酸树脂。
本发明中，可以用热固性树脂替代可紫外固化的树脂。
·有机无机混合物
用实施例2中的混合物Q制备芯层。
上包层材料
·树脂
使用可紫外固化丙烯酸树脂形成上包层。
本发明中，可以使用热固性树脂替代可紫外固化的树脂。
·有机无机混合物
用实施例2中的混合物P制备上包层。
附带地说，基片、芯子和包层材料的折射率一般如下：
石英玻璃：1.46
丙烯酸树脂(PMMA)：1.49
可紫外固化丙烯酸树脂(构成芯的材料)：1.52
可紫外固化丙烯酸树脂(作为包层的材料)：1.48
实施例1中的有机无机混合物P：1.47
实施例2中的有机无机混合物P：1.46
实施例2中的有机无机混合物Q：1.50
实施例10
制备有图7所示结构的光波导。以石英玻璃作为构成基片30的物质，并以有机无机混合物作为构成芯子31的物质。这里没有制备上包层，而是以空气作为上包层。
实施例11
制备图8所示结构的光波导。以树脂作为构成基片30的物质，并以有机无机混合物作为构成芯31和上包层32的物质。
实施例12
制备图8所示结构的光波导。以有机无机混合物分别作为基片30、芯31和上包层32的物质。
实施例13
制备图11所示结构的光波导。以石英玻璃作为基片30的物质，并以有机无机混合物分别作为芯31和上包层32的物质。
实施例14
制备图12所示结构的光波导。以树脂分别作为基片30、芯31的物质，并以有机无机混合物作为上包层32的物质。
实施例15
制备图11所示结构的光波导。以有机无机混合物分别作为基片30、芯31和上包层32的物质。
评价光波导传输特性
使用图6所示的装置，评价实施例10-15中的光波导的光传输特性。可在屏幕上看到一个尖锐的光斑。由此证明这些光波导可起光波导的作用。
对比例2
制备图16所示结构的例2的光波导。此光波导是按照如图15所示传统制作过程制备的光波导。基片1上的槽子1a与例10到例15中的槽子相类似。位于槽子1a内的芯子2的上表面2a被做成与基片1上表面1a大约在同一高度。因此，芯2的上表面2a与基片1上表面1a之间的高度方向差为0μm。并且上包层3的厚度为20μm。
由于此光波导是一种由图15所示的传统制备过程制作的光波导，芯子2的上表面2a是用抛光的方法抛平的。
评价光波导中传输光的散射
使用图13所示的装置，评价实施例10-15和对比例2光波导中传输光的散射。
如图13所示，波长650nm的激光42辐照到层叠结构41的芯区的一个端面，该层叠结构41构成光波导40的芯和包层，从芯子的上表面泄露出的光可被CCD相机43拍摄。结果是在对比例2中，CCD相机43拍摄到有光。并观察到在传输的光被芯子散射，以及光从芯子上表面泄漏。这是因为对比例2中的芯层上表面是用抛光的方法弄毛的，所以传输的光被散射。
相反，在实施例10-15的光波导中，没有被观察到光散射。
评价上包层产生缺陷可能性
评价实施例11-15和对比例2中光波导上包层产生裂纹的可能性，用光学显微镜测量上包层40平方微米面积内的裂纹数目。结果是，实施例11-15中没有发现裂纹，对比例2中发现了5个裂纹。
实施例16
用实施例15中的光波导制备光收发模块。图14显示的是用这种光收发模块构成的光传输***的示意图。光收发模块50和53分别连接到光纤56的两端。在光收发模块50和53中，分别有Y形分支光波导57和58，它们是用例11中的光波导形成的。光纤56的两个末端分别连接到Y形分支光波导57和58的尖端。激光二极管51和光电二极管52以及激光二极管54和光电二极管55分别连接到Y分支波导管57和58的分支端。光纤56是用玻璃制成的多模光纤，其芯子直径为50μm。
当频率为100kHz的光脉冲，从光收发模块50的激光上极管51进入时，它可以被光收发模块53中的光电二极管55检测到。由此可以证明此光收发模块起到光收发模块的作用。
实施例17和18
从这里开始，描述有机无机混合物由两种金属醇盐形成的实施例。
实施例17
形成如图1所示的层叠结构。一种硅基片作为基片10，有机无机混合物层11由混合物P形成，有机无机混合物层12由混合物Q形。
·混合物P
第一种金属醇盐：3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)
第二种金属醇盐：四乙氧基硅烷(TEOS)
将13.2克MPTES、16.8克乙醇、1.6克盐酸(2N)、2.4克TEOS，混合起来，并在30℃放置45小时。这种混合物溶液用作混合物P的溶液。
·混合物Q
第一种金属醇盐：MPTES
第二种金属醇盐：苯基三乙氧基硅烷(PhTES)
将13.2克MPTES、16.8克乙醇、1.6克盐酸(2N)、2.4克PhTES，混合起来，并在30℃放置45小时。这种混合物溶液用作混合物Q的溶液。
将混合物P的溶液用一种旋涂技术涂在基片的表面上，干燥之，然后将其放在180℃的烤炉中加热20分钟。通过这样的方法，混合物P中的MPTES发生聚合，涂层也发生固化。然后将混合物Q的溶液用一种旋涂技术所得的涂层上，干燥之，然后将其放在180℃的烤炉中加热20分钟。通过这样的方法，混合物Q中的MPTES发生聚合，涂层也就固化。每个涂层厚5μm。
实施例18
用和例17同样的方法，制备叠加在基片上的两层有机无机混合物层，只是用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)代替例17中混合物P和混合物Q中的MPTES。这里，MPTMS的用量为13.2克。
评价有机无机混合物层之间粘合强度
用光学显微镜，评价实施例17和18中有机无机混合物层之间的粘合强度。在实施例17和18中，10个样品都没有观察到以及无机混合物层间的分层情况，这是因为在实施例17中，MPTES同时用在两层有机无机混合物层中，在例18中，MPTMS同时用在两层有机无机混合物层中。
实施例19-21
实施例19
按照实施例6的方法，用实施例17的有机无机混合物P，在基片13上形成下包层14(厚度约为5μm)。在此，下包层14是在180℃的烤炉中加热20分钟固化的。
在95℃加热例17中的混合物Q溶液40分钟，作为溶剂的乙醇就从溶液中去除，溶液的粘度得以增大。将该粘性溶液滴到下包层14上，并在烤箱中180℃加热20分钟，同时将图5中所示的玻璃模子17压到下包层14上待固化的溶液。在固化之后，除去玻璃模子17，在有机无机混合物层15上形成了芯层15a。
实施例20
用与实施例19中相同的方法，形成有机无机混合物层15，不同的是实施例19中用硅氧化物形成下包层14。而本例中，下包层14是对基片13的表面热氧化形成的。下包层14得到的厚度为0.5微米。
实施例21
制备图4所示的光波导。在以与实施例19中相同的方法形成芯层15a之后，在芯层15a上形成上包层16。此上包层16用例17中的混合物P形成，如同例19中下包层14的情况一样。此上包层16在芯层15a之上的厚度设定为10微米。这里，95℃加热混合物P的溶液40分钟固化上包层16，从溶液中除去乙醇，使溶液成为高粘性，然后，将粘性溶液涂到芯层15上，并用功率为150瓦的紫外灯的紫外线照射。
评价光波导的光传播性能
用图6所示的装置，对实施例19-21中的光波导进行光传播性能的评价。结果，证明实施例19-21的光波导达到真正光波导的作用。
实施例22
用实施例17中的混合物Q的溶液，在硅基片上形成有机无机混合物层。具体是在95℃加热混合物P的溶液40分钟，从溶液中去除乙醇，得到粘度很高的溶液。将该溶液涂到基片上，用150瓦紫外灯的紫外线进行辐照得到的涂层，使其固化。形成的涂层厚度为5微米。
图17所示为混合物P的红外吸收光谱。在图17中，分别给出了MPTES水解之后固化前、180℃加热20分钟固化后、以及紫外线照射30分钟固化后混合物P的吸收峰值。
从图17中能够很明显的看出，1650cm-1附近由C＝C键引起的吸收峰的高度在加热或紫外线固化MPTES后降低。
表1给出了改变辐照时间来改变涂层的固化程度时，峰值强度比和硬度之间的关系。在红外吸收光谱中，峰值强度比是1650cm-1附近由C＝C键引起的吸收峰的高度/1750cm-1附近由C＝O键引起的吸收峰的高度的比值。硬度用Vickers硬度测试仪测得。
这里，以物质充分固化时其硬度为1.0，对硬度的测量值进行了归一化。
                            表1
峰值强度比     0.05     0.1     0.2      0.3
    硬度     1.0     1.0     0.8   固化不足
在表1中，很显然，当峰值强度比为0.1或更小时，硬度是充分的。
实施例23
PMMA同时包含在例1的混合物P和混合物Q中。混合物Q包含约20％重量的PMMA，混合物P包含约36％重量的PMMA。
在此实施例中，有机无机混合物层用实施例1中的方法制备，不同的是混合物P中PMMA的含量如表2所列有所改变，评价了两个有机无机混合物层之间的粘合强度。测量结果见表2所示。
                                             表2
混合物P中PMMA的含量(％重量)   0   1   3   5   10   20   50   100
10个样品中发生分层的数目   4   4   2   0   0   0   0   0
从表2可以看出，当PMMA在混合物P中的含量为3重量％以上时，粘接强度有所改善，当PMMA在混合物P中的含量为5重量％以上时，粘合强度得到进一步改善。
由上述可以看出，当两个相互接触的有机无机混合物层中含有同一种组分时，能够加强两层之间的粘接强度。
实施例24和例25，对比例3和4
实施例24
制备具有图4所示结构的光波导。硅基片作为基片13。用实施例17中的混合物Q溶液制备下包层14和上包层16。用实施例1中的混合物Q溶液制备有机无机混合物层15。因此，在本例中，上包层24、有机无机混合物层15(芯层15a)、下包层14用下列物质形成。
上包层16：MPTES和PhTES的混合物
有机无机混合物层15：PMMA和PhTES的混合物
下包层14：MPTES和PhTES的混合物
在将混合物Q涂到基片上之后，在180℃加热20分钟固化，成为下包层14。有机无机混合物层15(芯层15a)用与例6中相同的方法形成。由于上包层16被加热固化时，作为其底层的有机无机混合物层15会被变形，所以上包层16是用紫外线辐照固化的。具体地讲，先将混合物Q的溶液在95℃加热40分钟，去掉溶液中的乙醇，使溶液的粘度增大。在涂了此粘性溶液之后，用150瓦紫外灯的紫外线辐照半小时使其固化。
顺便提一句，光波导的每一层的厚度与实施例8中的相同。
实施例25
将13.2克MPTES、16.8克乙醇、1.6克盐酸(2N)和2.4克苯基三甲氧基硅烷(PHTMS)混合，30℃放置45小时。此溶液被用作构成有机无机混合物层15(芯层15a的材料)。用与实施例24中类似的溶液，作为形成上包层16和下包层14的材料。各层物质如下。
上包层16：MPTES和PhTES的混合物
有机无机混合物层15：MPTES和PhTMS的混合物
下包层14：MPTES和PhTES的混合物
95℃加热有机无机混合物层15用的溶液40分钟，除去乙醇，形成高粘度的溶液。然后把此溶液涂在下包层14上，再用紫外线辐照使之固化，固化的同时压上一个图5所示的玻璃模子17。这样，形成有机无机混合层15。上包层16用和实施例24相同的方法制备。
各层厚度与实施例24中类似。
对比例3
用和实施例24相同的方法形成光波导，不同的是实施例24中构成有机无机混合物层15(芯层15a)的物质PMMA用聚苯乙烯(PS)代替。各层物质如下。
上包层16：MPTES和PhTES的混合物
有机无机混合物层15：PS和PhTMS的混合物
下包层14：MPTES和PhTES的混合物
对比例4
用和实施例25相同的方法形成光波导，不同的是实施例25中构成有机无机混合物层15(芯层15a)的物质MPTES用PSTMS代替。各层物质如下。
上包层16：MPTES和PhTES的混合物
有机无机混合物层15：PSTMS和PhTMS的混合物
下包层14：MPTES和PhTES的混合物
评价有机无机混合层之间的粘合强度
用光学显微镜，评价实施例24和实施例25和比较例3和4中有机无机混合物层之间的粘合强度。在例24和例25中，10个，样品都没有观察到分层情况，相反，在对比例3中，10个样品中有3个样品观察到分层情况，在对比例4中，10个样品中有2个样品观察到分层情况。
可以认为，在例24中，形成良好的粘合强度是由于有机无机混合物层含有的PMMA对上下包层含有的MPTES有亲和力。同样可以认为在例25中，形成良好的粘合强度是由于各层中都含有MPTES，因此各层之间亲和力高。
根据本发明的第一目的，制作一种可以减少由于传输光散射引起的传输损耗的光波导。
根据本发明的第二个目的，制作一种用有机无机混合物作芯层的结构新颖的光波导。
根据本发明的第三个目的，制作一种含有有机无机混合物的粘结强度高的层叠结构。

Claims (55)

1.光波导，其中，在用作下包层的基片的上表面上形成槽子，并在槽子中形成一个芯子，其特征在于形成的所述芯子在所述槽子中的上表面低于所述基片的上表面。
2.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述的芯子上有上包层。
3.如权利要求1或2所述的光波导，其特征在于，所述的基片、芯子上包层中至少一层是由有机无机混合物形成。
4.光波导，包括基片，位于所述基片的下包层，位于所述下包层上的芯层，其中，所述的芯层是由有机无机混合物构成。
5.如权利要求4所述的光波导，其特征在于，形成的所述芯层的中间厚度大于边缘的厚度。
6.如权利要求4或5所述的光波导，其特征在于，在所述的芯层上有个上包层。
7.如权利要求3到6任一项所述的光波导，其特征在于，所述的有机无机混合物是由有机聚合物和金属醇盐形成。
8.如权利要求7所述的光波导，其特征在于，在所述基片、所述芯子、所述下包层、所述上包层中互相接触的两层都由有机无机混合物形成，构成相接触两层的各有机无机混合物含有相同的有机聚合物或者金属醇盐。
9.如权利要求8所述的光波导，其特征在于，对于构成两接触层的有机无机混合物，构成上包层的有机无机混合物形成时，使用一种不溶解构成下包层的有机无机混合物的原料和/或溶剂。
10.如权利要求9所述的光波导，其特征在于，构成所述上包层的有机无机混合物含有用醇作为溶剂合成的物质和用N-甲基-2-吡咯烷酮作为溶剂合成的物质中的任何一种物质，而构成所述下包层的有机无机混合物含有这两种合成物质中的另一种。
11.如权利要求7所述的光波导，其特征在于，在所述基片、所述芯子、所述下包层、所述上包层中相互接触的两层中的一层由一种有机无机混合物形成，而另一层由含有与构成上述层的有机无机混合物的有机组分相同的有机组分的树脂构成；或者由含有构成上述层的有机无机混合的金属醇盐的金属组分的无机化合物构成。
12.如权利要求7到11任一项所述的光波导，其特征在于，所述的有机聚合物是含有羰基、苯环、或萘环的聚合物。
13.如权利要求12所述的光波导，其特征在于，所述的有机聚合物是以下物质中的任一种，聚甲基丙烯酸甲脂、聚苯乙烯、聚乙烯萘、3-甲基丙烯酰氧基丙基乙氧基硅烷水解和缩聚的产物、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基氧基硅烷水解和缩聚的产物、p-苯乙烯基三乙氧基硅烷水解和缩聚的产物、p-苯乙烯基三甲氧基硅烷水解和缩聚的产物，
14.如权利要求3到6中任一项所述的光波导，其特征在于，所述的有机无机混合物由至少一种金属醇盐构成。
15.如权利要求3-11和14中任一项所述的光波导，其特征在于，使用具有光照或加热可以发生聚合的双键基团的金属醇盐作为所述的金属醇盐。
16.如权利要求14所述的光波导，其特征在于，所述的有机无机混合物是由含有光照或加热会发生聚合的双键基团的金属醇盐以及不含所述双键基团的金属醇盐构成，
17.如权利要求15或16所述的光波导，其特征在于，所述的双键基团是丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。
18.如权利要求15到17中任一项所述的光波导，其特征在于，含有双键基团的金属醇盐通过双键的反应聚合。
19.如权利要求18所述的光波导，其特征在于，所述的双键基团是丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基，并且丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基反应并聚合，使得在红外吸收谱在1650cm-1附近C＝C键的吸收峰高/在1750cm-1附近C＝C键的吸收峰高的比值为0.1或更小。
20.如权利要求14-19中任一项所述的光波导，其特征在于，在所述基片、所述芯子、所述下包层、所述上包层中相互接触的两层都是由有机无机混合物形成，并且至少一种金属醇盐同时用在构成相接触两层的有机无机混合物中。
21.如权利要求20所述的光波导，其特征在于，对构成相接触的两层的有机无机混合物，使用不溶解构成下包层有机无机混合物的原料或溶剂，形成构成上包层的有机无机混合物。
22.如权利要求3到6中任一项所述的光波导，其特征在于，在所述基片、芯子、下包层、上包层中相互接触的两层都是由有机无机混合物形成，并且两接触层中的一层由含有有机聚合物和金属醇盐的有机无机混合物形成。另外一层由含有有机聚合物和金属醇盐或者仅含至少一种金属醇盐的有机无机混合物形成。
23.如权利要求22所述的光波导，其特征在于，所述一层中的有机聚合物是丙烯酸树脂，所述另外一层中的金属醇盐是含有丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基的金属醇盐。
24.如权利要求23所述的光波导，其特征在于，所述的金属醇盐通过丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基的反应来聚合。
25.如权利要求22所述的光波导，其特征在于，所述一层中的有机聚合物是苯乙烯树脂，另一层中的金属醇盐是含有苯环的金属醇盐。
26.如权利要求22所述的光波导，其特征在于，所述一层中的有机聚合物是环氧树脂，另一层中的金属醇盐是含有环氧基的金属醇盐。
27.如权利要求7到26中任一项所述的光波导，其特征在于，所述的金属醇盐可由通式M(OR)4表示，其中M表示金属，R表示烷基；或者是R’M(OR)3，其中M表示金属，R表示烷基，R’表示烷基、含芳基的基团、含丙烯酰氧基的基团、含甲基丙烯酰氧基的基团、含苯乙烯基的基团、含环氧基的基团；或者是R’2M(OR)2，其中M表示金属，R表示烷基，R’表示烷基、含芳基的基团、含丙烯酰氧基的基团、含甲基丙烯酰氧基的基团、含苯乙烯基的基团、含环氧基的基团。
28.如权利要求27所述的光波导，其特征在于，其中的金属醇盐是以下物质中的一种：四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
29.如权利要求7到26中任一项所述的光波导，其特征在于，所述的金属醇盐可由通式M(OR)n表示，其中M表示金属，R表示烷基，n等于2，3，4或5；或者是R’M(OR)n-1，其中M表示金属，R表示烷基，R’表示一种有机基团，n等于2，3，4或5；或者是R’2M(OR)n-2，其中M表示金属，R表示烷基，R’表示一种有机基团，n等于2，3，4或5。
30.如权利要求29所述的光波导，其特征在于，所述的有机基团是一种烷基、含芳基的基团、含丙烯酰氧基的基团、含甲基丙烯酰氧基的基团、含苯乙烯基的基团、含环氧基的基团。
31.如权利要求3到30中任一项所述的光波导，其特征在于，在所述基片、芯子、下包层、上包层中相互接触的两层都是由有机无机混合物形成，并且两接触层中的上层中用的金属醇盐含有可通过光照或加热聚合的双键基团，并且含有所述双键的此金属醇盐通过此双键的光照反应而发生聚合。
32.光收发模块，其特征在于，使用了如权利要求1到31中任一项所述的光波导。
33.层叠结构，它是将由有机聚合物或金属醇盐形成的有机无机混合物层叠而成的，其特征在于，相同的有机聚合物或金属醇盐同时用在层叠的不同有机无机混合物中。
34.如权利要求33所述的层叠结构，其特征在于，对于构成层叠结构的有机无机混合物，使用不溶解构成下包层有机无机混合物的原料或溶剂来形成构成其上包层的有机无机混合物。
35.如权利要求33所述的层叠结构，其特征在于，构成所述上包层的有机无机混合物含有用醇作溶剂合成的物质和用N-甲基-2-吡咯烷酮作溶剂合成的物质中的任一种物质，而构成所述下层的有机无机混合物则含这两种合成物质中的另一种。
36.如权利要求33到35任一项所述的层叠结构，其特征在于，所述的有机聚合物是一种含有羰基，苯环或萘环的聚合物。
37.如权利要求36所述的层叠结构，其特征在于，所述的有机聚合物是以下物质中的一种：聚甲基丙烯酸甲脂、聚苯乙烯、和聚乙烯萘、3-甲基丙烯酰氧基丙基乙氧基硅烷水解和缩聚的产物、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷水解和缩聚的产物、p-苯乙烯基三乙氧基硅烷水解和缩聚的产物、p-苯乙烯基三甲氧基硅烷水解和缩聚的产物，
38.如权利要求33到37任一项所述的层叠结构，其特征在于，所述的有机无机混合物是用有机聚合物、金属醇盐、溶剂通过溶胶凝胶法制备的。
39.将有机无机混合物层叠形成的层叠结构，其特征在于，一层有机无机混合物层是由至少一种金属醇盐形成，另外一层有机无机混合物层是由至少一种金属醇盐或者由有机聚合物和金属醇盐形成，并且至少一种金属醇盐同时用在被层叠的两层有机无机混合物薄片中。
40.如权利要求33-35和39任一项所述的层叠结构，其特征在于，所述金属醇盐是含有可通过光照或加热聚合的双键基团的金属醇盐。
41.如权利要求39所述的层叠结构，其特征在于，所述的一层的有机无机混合物和/或所述的另外一层的有机无机混合物是由含有可通过光照或加热聚合的双键基团的金属醇盐与不含所述双键基团的金属醇盐形成。
42.如权利要求40或41所述的层叠结构，其特征在于，所述的双键基团是丙烯酰氧基团或甲基丙烯酰氧基团。
43.如权利要求40到42任一项所述的一种层叠结构，其特征在于，含有所述双键基团的金属醇盐通过双键基团的反应聚合。
44.如权利要求43所述的层叠结构，其特征在于，所述的双键基团是丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基，并且丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基反应聚合使得红外吸收光谱在1650cm-1附近C＝C键的吸收峰高度/在1750cm-1附近C＝C键的吸收峰高之比为0.1或更小。
45.将有机无机混合物层叠形成的层叠结构，其特征在于，一层有机无机混合物层是由有机聚合物和金属醇盐形成，另外一层有机无机混合物层是由有机聚合物和金属醇盐或者由至少一种金属醇盐形成，
46.如权利要求45所述的层叠结构，其特征在于，所述一层中的有机聚合物是丙烯酸树脂，所述另外一层中的金属醇盐是含有丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基的金属醇盐。
47.如权利要求46所述的层叠结构，其特征在于，所述的金属醇盐通过丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基的反应来聚合。
48.如权利要求45所述的层叠结构，其特征在于，所述一层中的有机聚合物是苯乙烯树脂，另一层中的金属醇盐是含有苯环的金属醇盐。
49.如权利要求45所述的层叠结构，其特征在于，所述一层中的有机聚合物是环氧树脂，另一层中的金属醇盐是含有环氧基团的金属醇盐。
50.如权利要求33到49任一项所述的层叠结构，其特征在于，所述的金属醇盐可由通式M(OR)4表示，其中M表示金属，R表示烷基；或者是R’M(OR)3表示，其中M表示金属，R表示烷基，R’表示烷基、含芳基的基团、含丙烯酰氧基的基团、含甲基丙烯酰氧基的基团、含苯乙烯基的基团、含环氧基的基团；或者是R’2M(OR)2，其中M表示金属，R表示烷基，R’表示烷基、含芳基的基团、含丙烯酰氧基的基团、含甲基丙烯酰氧基的基团、含苯乙烯基的基团、含环氧基的基团。
51.如权利要求50所述的层叠结构，其特征在于，其中的金属醇盐是以下物质中的一种：四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
52.如权利要求33到49任一项所述的任一种层叠结构，其特征在于，所述的金属醇盐的式子通常是M(OR)n，其中M表示金属，R表示烷基，n等于2，3，4或5；或者是R’M(OR)n-1，其中M表示金属，R表示烷基，R’表示一种有机基团，n等于2，3，4或5；或者是R’2M(OR)n-2，其中M表示金属，R表示烷基，R’表示一种有机基团，n等于2，3，4或5。
53.如权利要求52所述的层叠结构，其特征在于，所述的有机基团是烷基、含芳基的基团、含丙烯酰氧基的基团、含甲基丙烯酰氧基的基团、含苯乙烯基的基团、含环氧基的基团。
54.如权利要求39到53任一项所述的层叠结构，其特征在于，所述的有机无机混合物是通过使用有机聚合物，金属醇盐，溶剂的溶胶凝胶法制备，或者提供使用至少一种金属醇盐和溶剂的溶胶凝胶法制备。
55.如权利要求33到54任一项所述的层叠结构，其特征在于，所述的层叠结构是将有机无机混合物层叠形成的，并且在所述的层叠结构的上包层中使用含有可光照或加热聚合的双键基团的金属醇盐，该金属醇盐通过对它的双键的光照或加热反应发生聚合。
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