Guias de onda com baixas perdas em SU-8 modificado através de escrita direta a laser em 405 nm

Resumo

Neste trabalho apresentamos um processo de fabricação para obter guias de onda com baixas perdas usando a resina foto-curável SU-8 através de escrita direta a laser no comprimento de onda de 405 nm. Dispositivos baseados em polímeros oferecem prototipagem a baixo custo, flexibilidade de fabricação, confiabilidade, baixo consumo energético e potencial de manufatura em massa. Essas características, acopladas a sua alta performance óptica e baixas perdas por propagação, tornam o SU-8 um material atrativo para aplicações relacionadas a biossensores ópticos. Primeiramente um método de redução da viscosidade do SU-8 é descrito, permitindo filmes com poucas centenas de nanômetros de espessura, garantindo assim propagação monomodo no espectro visível. Obtém-se essa redução ao mesmo tempo em que se introduz o photoiniciador H-nu 470, que desloca o pico de absorção do material de 365 nm a 470 nm, de modo a permitir polimerização em linha H e escrita direta a laser a comprimentos de onda de 405 nm a além. Características principais materiais e estruturais, tais como absorbância, transmitância, rugosidade e composição química superficiais, são analisadas tanto para o SU-8 original quanto para o modificado. Observamos menor rugosidade superficial RMS no último. A despeito da modificação química do material, parâmetros ópticos como absorção e índice de refração no comprimento de onda de interesse não são afetados. Guias de onda monomodo e multimodo são demonstrados. A rugosidade das paredes laterais é medida em 5,6 nm e as perdas por propagação para o guia monomodo são de 4,4 dB/cm para o comprimento de onda de 633 nm, configurando uma plataforma de fabricação para dispositivos ópticos nanométricos de alta qualidade e baixo custo. (AU)