基于聚合物级联AWG功能集成器件的研究

【摘要】本文介绍了波分复用技术及光集成技术目前的研究进展以及未来发展方向，突出了基于波分复用技术的光子学器件及其功能集成器件的优越性。阵列波导光栅(AWG)波分复用/解复用器件以其多功能性（波分复用/解复用，光路分叉复用等）、高性能（波长分辨率高，信道数多，损耗低，串扰小）等优点，在密集波分复用(DWDM)系统中脱颖而出，成为近年来光子学器件领域的一个研究热点，并且基于AWG的功能集成器件在光通信系统、CDMA通信系统、网络安全系统等系统中，起着重要作用，具有广阔的发展前景。本文以一种新型非线性有机-无机复合材料为波导包层，SU-8紫外固化聚合物材料为波导芯层，对基于聚合物级联AWG的功能集成器件展开了系统研究。非线性有机-无机多功能复合材料结合了有机材料易于加工、光学性能优异和无机材料稳定性高的优点，而SU-8光刻胶具有良好的光学特性、化学稳定性、热稳定性以及简单的制造工艺。本文利用这两种材料设计并制备了中心波长为1550nm的AWG波分复用器及其级联功能集成器件，并对器件性能进行了测试。论文主要研究内容如下：1.本文采用光栅衍射理论对以非线性有机-无机复合材料为波导包层，SU-8紫外固化聚合物材料为波导芯层的AWG进行了参数优化，设计出AWG的版图结构，采用半导体工艺实验制备出AWG器件。测试AWG器件的中心波长为1548.01nm；相邻信道波长间隔为0.793nm；插入损耗为15~20dB；相邻信道间的串扰小于-20dB；采用Cut-back方法测试波导传输损耗为1.2dB/cm；AWG中心信道输出波长随温度变化的漂移率为-0.08nm/℃。实验结果表明制备的聚合物AWG具有良好的波分复用与解复用性能。2.在上述以非线性有机-无机复合材料为波导包层，SU-8紫外固化聚合物材料为波导芯层的AWG的研究基础上，本文对基于级联AWG的聚合物光交叉复用器展开了研究工作。设计了光交叉复用器的版图结构，并对器件的特性进行了分析。采用半导体工艺制备出了形貌良好的级联AWG光交叉复用器。测试器件的输出波长间隔为1.60.1nm，插入损耗为25~33dB；相邻信道间的串扰小于-15dB；波导传输损耗为1.5dB/cm。测试结果表明，制备的基于级联AWG的光交叉复用器可以实现对光信号的路由功能。
【作者】王雷；
【导师】王菲；
【作者基本信息】吉林大学，微电子学与固体电子学，2014，硕士
【关键词】AWG；光交叉复用器；聚合物；有机-无机复合材料；光集成；

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