本申请涉及光通信元件制造技术领域，尤其涉及一种光波导器件及其制作方法。
背景技术：
在光通讯光波导中，由于制备工艺的限制，波导一般只能够做成矩形或者脊形来进行光信号的传输与处理，直线型的波导(例如矩形波导)由于刻蚀的原因，其侧壁很粗糙，并且波导弯曲时角度突变会增加器件的损耗。
其次，偏振相关的特性也是光波导在处理光信号时不得不考虑的一个问题，在光波导中传输需要额外解决入射光偏振态，而在直线型的波导中这个问题尤为严重。
再者，将激光直接耦合到硅基的光波导中需要解决耦合存在的模式失配、耦合效率低的问题，一直以来这都是一个难题，给芯片的封装与集成带来了很多问题。这里，若为了耦合方便而将光波导设计成较大的尺寸，虽然解决了入射端的耦合问题，但其出射端将较难耦合进其他元件中。
技术实现要素：
本申请一实施例提供一种光波导制作方法，其可以实现结构紧凑，耦合效率高，所述光波导器件制作方法包括：
提供一基板；
于所述基板上形成一波导层；
于所述波导层上设置一第一掩膜板，所述第一掩膜板包括第一掩膜口；
以第一入射角度通过所述第一掩膜口照射所述波导层；
利用第二掩膜板替代第一掩膜板，所述第二掩膜板包括第二掩膜口；
以第二入射角度通过所述第二掩膜口照射所述波导层，其中，经过所述第一掩膜口与所述第二掩膜口的光线在所述波导层中形成有条状重叠区域或未被经过所述第一掩膜口与所述第二掩膜口的光线照射到的部分形成有条状重叠区域；
经显影后于所述基板上形成条状波导。
一实施例中，所述第一入射角度和所述第二入射角度的其中之一为钝角，其中另一为锐角。
一实施例中，于所述基板、波导层的堆叠方向上，所述条状重叠区域的截面为多边形。
一实施例中，所述第一掩膜口和/或所述第二掩膜口的开口宽度沿第一方向逐渐变小，所述第一方向为所述条状波导入射区域朝向出射区域的方向。
一实施例中，所述步骤“经显影后于所述基板上形成条状波导”包括：
经显影后留下未照射区域；
选取连接所述基板的部分未照射区域作为条状波导，且沿所述基板、波导层的堆叠方向上，所述条状波导的截面为多边形。
一实施例中，所述步骤“经显影后于所述基板上形成条状波导”之前还包括：
利用第三掩膜板替代第二掩膜板，所述第三掩膜板包括第三掩膜口；
以第三入射角度通过所述第三掩膜口照射所述波导层。
本申请一实施例提供一种光波导器件制作方法，包括：
提供一基板；
于所述基板上形成一波导层；
于所述波导层上设置一掩膜板，所述掩膜板包括掩膜口；
至少以两个不同入射角度通过所述掩膜口照射所述波导层，其中，至少以两个不同入射角度通过所述掩膜口的光线在所述波导层中形成有条状重叠区域或未被经过所述掩膜口的光线照射到的部分形成有条状重叠区域；
经显影后于所述基板上形成条状波导。
一实施例中，入射角度至少包括钝角及锐角。
本申请一实施例提供一种光波导器件，包括：
基板；
位于所述基板上方的条状波导；
其中，沿所述基板、条状波导的堆叠方向上，所述条状波导的截面为多边形。
一实施例中，所述条状波导的第一截面的面积大于第二截面的面积，所述第一截面为所述条状波导入射区域的截面，所述第二截面为所述条状波导出射区域的截面。
与现有技术相比，本申请的技术方案通过多次照射波导层实现多次曝光，如此，可以形成多种形态的光波导，一方面，光波导的入射面较大，出射面较小，可以实现即便于光线耦合进光波导，又便于光波导中的光线耦合进其他元件，另一方面，光波导的外表面过渡较平缓，可以大大降低损耗，从而降低整个器件的功耗。
附图说明
图1是本申请第一实施方式的光波导器件制作方法步骤图；
图2是本申请第一实施方式的光波导器件初始状态示意图；
图3是本申请第一实施方式的光波导器件第一次曝光过程示意图；
图4是本申请第一实施方式的光波导器件第二次曝光过程示意图；
图5是本申请第一实施方式的曝光显影后的光波导器件结构示意图；
图6是本申请第一实施方式的曝光显影后的光波导器件立体图；
图7是本申请第一实施方式的第一掩膜板结构示意图；
图8是本申请第一实施方式的第一次曝光过程照射区域示意图；
图9是本申请第一实施方式的第二掩膜板结构示意图；
图10是本申请第一实施方式的第二次曝光过程照射区域示意图；
图11是本申请第一实施方式的第一次曝光过程中渐变过程示意图；
图12是本申请第一实施方式的第二次曝光过程中渐变过程示意图；
图13是本申请第一实施方式的条状波导立体图及局部剖面图；
图14是本申请其他实施例的光波导器件立体图；
图15是本申请第二实施方式的光波导器件制作方法步骤图；
图16是本申请第二实施方式的光波导器件曝光过程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。
另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向（旋转90度或其他朝向），并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
如图1所示，为本申请第一实施方式的光波导器件制作方法步骤图。结合图2至图6，本实施方式的光波导器件制作方法包括以下步骤：
提供一基板10；
于所述基板10上形成一波导层30；
于所述波导层30上设置一第一掩膜板41，所述第一掩膜板41包括第一掩膜口411；
以第一入射角度a1通过所述第一掩膜口411照射所述波导层30；
利用第二掩膜板42替代第一掩膜板41，所述第二掩膜板42包括第二掩膜口421；
以第二入射角度a2通过所述第二掩膜口421照射所述波导层30，其中，经过所述第一掩膜口411与所述第二掩膜口421的光线在所述波导层30中形成有条状重叠区域或未被经过所述第一掩膜口411与所述第二掩膜口421的光线照射到的部分形成有条状重叠区域；
经显影后于所述基板10上形成条状波导50。
这里，通过多次照射波导层实现多次曝光，如此，显影后形成的波导形态可以灵活控制，使其满足需求。
在本实施方式中，如图2所示，于所述基板10上形成波导层30之前，预先于基板10上形成一支撑层20。
初始状态时，波导层30、支撑层20及基板10依次对齐堆叠设置。
在一示例中，基板10为硅基片，支撑层20为二氧化硅层（sio2层），波导层30为pr层（photoresist，光刻胶）。在实际操作中，首先，提供一平板状基板10，而后匀胶sio2层，烘烤干燥之后再次匀胶pr层，再进行烘烤，便得到了如图2所示的层叠结构，但不以此为限。
在本实施方式中，所述第一入射角度a1与所述第二入射角度a2不相同，所述第一掩膜口411与所述第二掩膜口421也不相同，通过上述第一入射角度a1、第二入射角度a2、第一掩膜口411及第二掩膜口421这些参数的设置，可以有效控制最终成型的条状波导50的形态。
当然，在其他实施方式中，也可以是第一入射角度a1与所述第二入射角度a2相同，但第一掩膜口411与第二掩膜口421不相同，或者是，第一掩膜口411与第二掩膜口421相同，但第一入射角度a1与所述第二入射角度a2不相同。
当第一入射角度a1与所述第二入射角度a2不相同时，所述第一入射角度a1和所述第二入射角度a2的其中之一为钝角，其中另一为锐角。
需要说明的是，第一掩膜口411与所述第二掩膜口421不相同的情况包括：两者形状不同、两者与波导层30的相对位置不同等等，可替代地，也可通过同一掩膜板置于不同的位置或是不同的放置方式实现两种不同的掩膜口。
另外，本实施方式以第一掩膜板41及第二掩膜板42实现的两次曝光仅是示意，在其他实施例中，曝光次数及掩膜板的数量均可根据实际情况而定。
在本实施方式中，以所述第一入射角度a1入射的光线与以所述第二入射角度a2入射的光线之间具有重叠区域。
在本实施方式中，步骤“经显影后于所述基板10上形成条状波导50”具体包括：
经显影后留下未照射区域；
选取连接所述基板10的部分未照射区域作为条状波导50，且沿所述基板10、波导层30的堆叠方向上，所述条状波导50的截面为多边形。
需要说明的是，在本实施方式中，以部分未被经过所述第一掩膜口411与所述第二掩膜口421的光线照射到的部分形成的条状重叠区域作为最终的条状波导50，即本实施方式显影后留下未照射区域，但不以此为限，例如，在其他实施方式中，可以经过所述第一掩膜口411与所述第二掩膜口421的光线在所述波导层中形成的条状重叠区域作为最终的条状波导50。
在本实施方式中，以第一入射角度a1与第二入射角度a2不相同，第一掩膜口411与第二掩膜口421也不相同为例。
如图7至图10所示，第一掩膜板41包括若干依次排列的第一掩膜口411，第二掩膜板42包括若干依次排列的第二掩膜口421，所述第一掩膜口411与第二掩膜口421互为彼此的镜像形态，且所述第一掩膜口411及所述第二掩膜口421的开口宽度沿第一方向逐渐变小，所述第一方向为所述条状波导50入射区域朝向出射区域的方向。
可以理解的，第一掩膜口411及第二掩膜口421的数量可依实际情况而定。另外，第一掩膜口411及第二掩膜口421中可以仅有一个的开口宽度为渐变。
下面，具体介绍条状波导50的成型过程。
如图7及图8所示，将第一掩膜板41置于光波导30上方，利用光线（例如uv光，具体可根据波导层30、支撑层20材料决定）以第一入射角度a1通过所述第一掩膜口411照射所述波导层30，这里，第一入射角度a1设定为-45°，即此时光线与光波导30表面的夹角为-45°。第一入射角度a1的设定仅为示例，具体角度可根据实际情况而定。
光线通过第一掩膜口411照射波导层30及支撑层20实现曝光，波导层30及支撑层20中被照射区域的性质发生变化。这里，可以仅是波导层30性质发生变化而支撑层20不发生变化。
如图8所示，该些被照射区域如第一阴影部分61所示。
需要说明的是，由于此时的第一掩膜口411的开口宽度沿第一方向逐渐变小，第一阴影部分61的形态与第一掩膜口411相适应，照射形成的第一阴影部分61也为渐变结构，夹设于两个阴影部分61之间的第一成型部分71也为渐变结构。
此时，第一成型部分71于z轴方向上的高度保持不变，第一成型部分71于z轴方向形成截面，截面的尺寸沿着y轴渐变。
可以理解的，截面实质是指垂直于y轴的平面与第一成型部分71相交所形成的平面。
这里，z轴定义为基板10、支撑层20及波导层30的堆叠方向，y轴定义为第一掩膜口411的渐变方向（即第一方向），x轴定义为垂直于y轴及z轴的方向。
如图9及图10所示，第一掩膜板41曝光完成后，取下第一掩膜板41，将第二掩膜板42置于光波导30的上方，利用光线以第二入射角度a2通过所述第二掩膜口421照射所述波导层30。
这里，第二入射角度a2设定为+45°，即此时光线与光波导30表面的夹角为+45°，此时被照射区域如第二阴影部分62所示。第二入射角度a2的设定仅为示例，具体角度可根据实际情况而定。
需要说明的是，参图10，以沿x轴且从左至右延伸的一条射线作为基准线，此时，以第二入射角度a2入射的光线与基准线之间的夹角为45°，即第二入射角度a2为锐角，以第一入射角度a1入射的光线与基准线之间的夹角为135°，即第一入射角度a1为钝角。也就是说，第一入射角度a1和第二入射角度a2的其中之一为钝角，其中另一为锐角。
在本实施方式中，将由y轴及z轴共同限定的平面（即垂直于x轴的平面）定义为基准面，当以第一入射角度a1入射的光线及以第二入射角度a2入射的光线相对于基准面呈对称分布时，所形成的条状波导50的截面也为对称截面，且截面相对于基准面对称。
需要说明的是，由于此时的第二掩膜口421的开口宽度沿y轴方向逐渐变小，照射形成的第二阴影部分62也为渐变结构，夹设于第一阴影部分61及第二阴影部分62之间的第二成型部分72也为渐变结构，第二成型部分72实质为第一成型部分71被继续曝光之后剩余的部分。参图10，此时第二成型部分72于z轴方向上的高度也渐变。
在两次曝光结束之后，利用合适的显影液进行显影处理，该些被照射区域被显影液消除，最终留下第二成型部分72，这里，仅保留部分第二成型部分72作为最终的条状波导50。
下面，具体介绍本实施方式的条状波导50的渐变过程。
结合图11及图12，图中两条水平平行线之间的线条示意光线，实线线条对应掩膜口尺寸较大区域照射的边界，虚线线条对应掩膜口尺寸较小区域照射的边界，渐变过程的描述即为实线到达虚线的变化过程。
可以看到，当进行第一次曝光时，如图11所示，光线由第一掩膜口411进入，由于第一掩膜口411为渐变结构，由第一掩膜口411出射的光线围成的第一阴影部分61（参考图10）于x轴的宽度沿y轴方向逐渐变小（即围成第一阴影部分61的实线之间的间距大于虚线之间的间距），第一阴影部分61沿z轴的高度保持不变。
相对的，此时第一成型部分71于x轴的宽度沿y轴方向逐渐变大（即围成第一成型部分71的实线之间的间距小于虚线之间的间距），第一成型部分71沿z轴的高度保持不变。
当进行第二次曝光时，如图12所示，光线由第二掩膜口421进入，第二阴影部分62与第一阴影部分61相互配合，最终围设形成的第二成型部分72（这里以部分与支撑板20相连的第二成型部分72为例）于x轴的最大宽度沿y轴方向逐渐变大（即条状阴影部分的宽度小于点状阴影部分对应部分的宽度），第二成型部分72于z轴的最大高度沿y轴方向逐渐变大（即条状阴影部分的高度小于点状阴影部分对应部分的高度）。
也就是说，第一次曝光过程主要是实现最终成型的条状波导50宽度方向的渐变，第二次曝光过程同时实现其宽度及高度方向的渐变。
最终形成的条状波导50的渐变结构如图13所示。
于z轴方向上，所述条状波导50的截面80为多边形，这里，以截面80为五边形为例，但不以此为限，在其他实施例中，通过变更曝光次数或变更掩膜口形状等，截面80也可为其他形状。
另外，所述条状波导50的第一截面81的面积大于第二截面82的面积。所述第一截面81定义为所述条状波导50入射区域51的截面，即图11中沿虚线b的剖面；所述第二截面82定义为所述条状波导50出射区域52的截面，即图11中沿虚线a的剖面。
截面80的面积沿着y轴方向渐变。如此设计的好处在于：（1）条状波导50的截面80为多边形，截面80不存在特别尖锐的尖角，其可以实现偏振不敏感，一定程度上解决了入射光偏振态带来的问题，这里，截面80的边数越多，截面80越接近圆形，效果越明显；（2）由于条状波导50外围突变不剧烈且较光滑，可以大大降低损耗，从而降低整个器件的功耗；（3）条状波导50与支撑层20（或者基板10）的接触面积较小，条状波导50未接触支撑层20的区域直接接触空气，使得条状波导50芯区与包层之间的折射率差值更大，以实现更大的有效折射率，从而整个器件的尺寸可进一步缩小，结构紧凑，利于大规模集成；（4）入射区域51较大的截面面积有利于光线于入射区域51耦合进条状波导50，出射区域52较小的截面面积有利于条状波导50中的光线集中出射而更好地耦合进其他耦接元件中；（5）条状波导50沿y轴方向为渐变结构，其有助于光线的逐步聚拢，减少光线于条状波导50中的损耗。
继续参阅图13，所述第一截面81的最大高度h1大于所述第二截面82的最大高度h2，高度定义为截面80外轮廓上的点到支撑层20的距离，也就是说，此时的条状波导50在z轴方向上的最大高度沿y轴渐变。
所述第一截面81的最大宽度d1大于所述第二截面82的最大宽度d2，宽度定义为截面80与平行于支撑层20的平面的交界线的长度，也就是说，此时的条状波导50在x轴方向上的最大宽度沿y轴渐变。
在本实施方式中，条状波导50的一侧边与支撑部20相互接触，以增强条状波导50的稳定性；条状波导50不限定是完全的渐变结构，例如，条状波导50的截面80尺寸沿y轴一段距离内保持不变；入射区域51及出射区域52实质是指沿y轴一段距离内的区域，第一截面81不一定为入射面，同样的，第二截面82不一定为出射面；条状波导50的形状不限定是水平延伸的结构，如图14所示，通过改变掩膜口的形态，条状波导50也可为弯曲渐变结构。
在本申请第二实施方式中，相较于第一实施方式，在第二入射光线照射完成后，还包括：
利用第三掩膜板（未图示）替代第二掩膜板，所述第三掩膜板包括第三掩膜口（未图示）；
以第三入射角度（未图示）通过所述第三掩膜口照射所述波导层30。
在本实施方式中，通过增加掩膜板数量及入射角度，可以产生沿z轴截面为六边形、七边形或更多边形的条状波导。较多的入射角度和掩膜板可以形成截面更接近圆形的条状波导。
可以理解的，这里可以仅改变入射角度、掩膜板的其中之一，或者是同时改变入射角度及掩膜板来改变光波导的形状，使光波导具有所需要的形状。入射角度及掩膜板的设计可根据实际情况而定。
本实施方式的其他说明可参考第一实施方式，在此不再赘述。
如图15及图16所示，为本申请第三实施方式的光波导器件制作方法步骤图。
本实施方式与第一实施方式相同的结构采用相同的标号，本实施方式的光波导器件制作方法包括步骤：
提供一基板10；
于所述基板10上形成一波导层30；
于所述波导层30上设置一掩膜板40，所述掩膜板40包括掩膜口401；
至少以两个不同入射角度通过所述掩膜口401照射所述波导层30，其中，至少以两个不同入射角度通过所述掩膜口401的光线在所述波导层30中形成有条状重叠区域或未被经过所述掩膜口401的光线照射到的部分形成有条状重叠区域；
经显影后于所述基板10上形成条状波导50。
本实施方式与第一实施方式的区别在于，本实施方式利用同一掩膜板40配合不同入射角度的至少两次曝光，最终也可到如第一实施方式所述的条状波导50。入射角度至少包括钝角及锐角。
在本实施方式中，掩膜口401的开口宽度沿y轴方向渐变。
在第一次曝光过程中，光线以第一入射角度a1通过所述掩膜口401照射所述波导层30。这里，第一入射角度a1设定为-45°，即此时光线与光波导30表面的夹角为-45°。
在第二次曝光过程中，光线以第二入射角度a2通过所述掩膜口401照射所述波导层30。这里，第二入射角度a2设定为+45°，即此时光线与光波导30表面的夹角为+45°。
经过后续显影后，得到渐变的条状波导50，本实施方式的制作方法的具体过程及条状波导50的具体结构可以参考上述第一实施方式，在此不再赘述。
在本申请第四实施方式中，相较于第三实施方式，本实施方式以不同的第一角度a1、第二角度a2、第三角度a3依次照射波导层30，如此，可以产生沿z轴截面为六边形、七边形或更多边形的条状波导。
本实施方式的其他说明可参考第一、第三实施方式，在此不再赘述。
本申请一实施方式还提供一种光波导器件，参考上述制作方法的说明，光波导器件包括：
基板10；
位于所述基板10上方的条状波导50；
其中，沿所述基板10、条状波导50的堆叠方向上，所述条状波导50的截面80为多边形。
在本实施方式中，于基板10及条状波导50之间还具有支撑层20，沿所述基板10、支撑层20的堆叠方向上，所述条状波导50的第一截面81的面积大于第二截面82的面积，所述第一截面81定义为所述条状波导50入射区域的截面，所述第二截面82定义为所述条状波导50出射区域的截面。如此设计的好处在于：（1）条状波导50的截面80为多边形，截面80不存在特别尖锐的尖角，其可以实现偏振不敏感，一定程度上解决了入射光偏振态带来的问题，这里，截面80的边数越多，截面80越接近圆形，效果越明显；（2）由于条状波导50外围突变不剧烈且较光滑，可以大大降低损耗，从而降低整个器件的功耗；（3）条状波导50与支撑层20（或者基板10）的接触面积较小，条状波导50未接触支撑层20的区域直接接触空气，使得条状波导50芯区与包层之间的折射率差值更大，以实现更大的有效折射率，从而整个器件的尺寸可进一步缩小，结构紧凑，利于大规模集成；（4）入射区域51较大的截面面积有利于光线于入射区域51耦合进条状波导50，出射区域52较小的截面面积有利于条状波导50中的光线集中出射而更好地耦合进其他耦接元件中；（5）条状波导50沿y轴方向为渐变结构，其有助于光线的逐步聚拢，减少光线于条状波导50中的损耗。
本实施方式的光波导器件的其他说明可以参考上述光波导器件制作方法的说明，在此不再赘述。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。