Fabricação e caracterização de Guia de Onda Polimerica a base de PMMA modificado por plasma de CHF3

• Main Author: Giacon, Virginia Mansanares
• Other Authors: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: [s.n.] 2007
• Subjects: Guias de ondas óticas; Polimerização em plasma; Fotolitografia; Polymeric waveguide; Plasma polymerization; Photolitograph
• Online Access: GIACON, Virginia Mansanares. Fabricação e caracterização de Guia de Onda Polimerica a base de PMMA modificado por plasma de CHF3. 2007. 116 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/266425>. Acesso em: 12 ago. 2018.; http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266425

Orientador: Julio Roberto Bartoli === Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica === Made available in DSpace on 2018-08-12T18:45:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giacon_VirginiaMansanares_D.pdf: 2629036 bytes, checksum: 8a24595beeaf5a6bb205d496d70477a8 (MD5) Previous issue date: 2007 === Resumo: Dispositivos ópticos poliméricos são utilizados em comunicações e interconexões ópticas devido à intrínseca versatilidade da estrutura molecular polimérica, que permite modelagem do índice de refração dos materiais utilizados para a produção de núcleo e casca, além da facilidade de processamento e capacidade de moldagem desses materiais. O PMMA (poli [metacrilato de metila]) por apresentar alta transparência, possui as melhores propriedades ópticas, quando comparado à outros polímeros, além de boas propriedades mecânicas, sendo o seu uso bastante comum como material de núcleo em dispositivos ópticos. Nos dispositivos ópticos, como guias de ondas, um baixo índice de refração é necessário para o material de casca e é usualmente obtido com polímeros fluorados. Neste trabalho, guias de ondas planares foram fabricados com filmes ópticos poliméricos em substrato de silício. A casca, um polímero parcialmente fluorado de aproximadamente 0,6 mm de espessura, foi obtida através da polimerização por plasma com CHF3, utilizando um reator de placas paralelas de 13,56 MHz. O núcleo de PMMA foi produzido por spin coating. O índice de refração do núcleo e casca é de 1,49 e 1,40 respectivamente, medidos por elipsometria e acoplamento por prisma. Os filmes ópticos fluorados por plasma foram caracterizados por FTIR-ATR e interferômetria. Guias de ondas poliméricos com diferentes larguras, de 10 a 100 mm, foram moldados através de fotolitografia seguida por RIE usando uma máscara de fotolitografia de cromo. A caracterização óptica foi feita utilizando um laser (l= 632,8 nm) através de acoplamento fibra-guia. Atenuação do sinal da luz transmitida foi de 3,6 dB/cm para um guia de 100 mm de largura e aproximadamente 15 mm de espessura. Essa atenuação provavelmente possui uma significativa contribuição do acoplamento fibra-guia, com forte efeito nas perdas por inserção e espalhamento devido à rugosidade das superfícies laterais (horizontal e vertical). Ainda assim, este guia polimérico com casca de material fluorado, produzida pelo processo de polimerização por plasma, apresenta-se promissor. === Abstract: Polymeric optical devices have been studied in communication and interconnection optics due to the intrinsic versatility of polymers molecular structure, that allows advantageous refractive index modeling for core and cladding, and also to their easy fabrication process or patterning capability. PMMA, polymethylmetacrylate, shows the best optical properties among transparent polymers, being a very common core material for optical devices. Low refractive index is a requirement for cladding material and it is usually achieved with fluorinated polymers. Plasma of fluorocarbons are frequently used either for etching of substrates in microelectronic technologies or for deposition of plasma polymerized fluorinated monomers films. In this work, planar polymeric waveguides were fabricated on silicon substrate. The cladding was a fluorinated polymer (0.6 mm) produced by CHF3 plasma polymerisation (parallel plate reactor, 13.56 MHz) and the core was a PMMA film prepared by spin coating. The refractive index of the PMMA film and fluorinated film were 1.49 and 1.40, respectively, characterized by ellipsometry and metricon prism coupler. The plasma fluorinated optical films were characterized by FTIR-ATR and interferometer. The polymeric waveguides with different widths (from 10 to 100 mm), using the chrome mask, were patterned by UV photolithography and O2 plasma etching in Reactive Ion Etching process. The optical characterization was done coupling a laser beam (l=633nm), fibre-tofibre coupling method, using a multimode optical fibre. The propagation loss, is about 3.6 dB/cm at l=633 nm. Lower losses could be achieved by a more careful control of the RIE process and cleavage process. Despite of high optical losses, this plasma fluorinated polymer presents a potential processing alternative for cladding of polymeric optical waveguides. === Doutorado === Ciencia e Tecnologia de Materiais === Doutor em Engenharia Química