聚合物电光调制器行波电极系统研究

【摘要】：本论文的主要工作是聚合物电光调制器行波电极系统的研究,包括理 论分析、优化设计、工艺制作、微波测试等环节。主要内容包括: (1) 利用聚合物光波导电光调制器仿真计算程序分析评价了 5 种各具特色的 电极结构。优化设计出光波长λ=1.319μm,器件互作用区长 20mm 的微带电极聚 合物电光强度调制器,其带宽为 39.9GHz,半波电压为 2.275V。 (2) 完成了微带到 CPW 过渡区的设计,解决了横向尺寸几十微米的微带电极 到几百微米 CPW 电极的过渡难题,并计算出过渡区详细尺寸和电极性能参数。 设计完成双向结构和多分叉结构微带电极掩模版,该结构可大大提高工艺制作 成功率。 (3) 在 Si、石英、玻璃衬底上制作了两种类型共 15 片 CPW 电极样片,其中 10 片电极的下面有多层聚合物薄膜。所有电极都测试了 S 参量。 (4) 与理论结果相对照,实测 20GHz 石英衬底聚合物 CPW 电极微波等效折射 率 Nm=1.689、损耗系数α0 = 0.32dB/(cm GHz) ;40GHzCPW 电极损耗系数 α0 = 0.35dB /(cm GHz ),均与理论值相符合。 (5) 用实测 Nm 和α0估算石英衬底 CPW 聚合物电光调制器带宽高于 37GHz,超 过 20GHz 的设计带宽,实验证明该种 CPW 电极可以用于本项目的 20GHz 聚合物 电光调制器。 (6) 详细分析 Si 衬底 CPW 电极损耗很大的现象,指出原因在于 Si 电阻低产 生了大介质损耗,提出可用石英代替 Si 作衬底。 (7) 工艺制作上解决了多层聚合物薄膜旋涂时的侵蚀起泡问题,创建了完整 的工艺流程和操作规范,大幅度缩短了多层聚合物薄膜的制作周期,单片制作 从一周缩短至几个小时。克服电极电镀中光刻胶漂胶现象,提高了电极制作的 成功率。详细研究了在上包层 NOA73 上溅射铬金时出现的纹理现象。将上包层 材料 NOA73 改换为与下包层相同的材料。