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新型聚合物波导微环谐振器设计与制作

刘玉辉  
【摘要】: 首先运用光波导理论和耦合模理论,建立了微环谐振器传输特性的理论模型,分析了微环谐振器传输特性和各性能指标随耦合和损耗这两个重要参数的变化关系,并讨论了等几种常见微环谐振器结构的特点,为微环谐振器的设计提供了理论依据。 研究了新型有机无机杂化聚合物光子材料PSQ-Ls(液态PSQ)的成膜工艺,讨论了引发剂含量对材料性能和薄膜质量的影响,获得了质量优良的薄膜,并测量了它们的基本光学特性。同时研究了PSQ-Ls的固化工艺,通过优化固化工艺使PSQ-Ls具备了较低的光损耗,讨论了PSQ-Ls折射率的调控方法,结果表明PSQ-Ls是一种性能良好的聚合物光子材料。 以液态PSQ(PSQ-Ls)为波导制备材料,设计了多种倒脊型微环谐振器结构和波导测试结构,用于微环谐振器和波导基本性能的测试、设计结果和实际器件性能的对比、以及波导制备工艺的考察等,设计中对微环谐振器的波导宽度、弯曲半径、耦合长度及耦合间隙(Gap)进行了优化,以期获得最小的插入损耗及大的消光比。给出了掩模版的设计思路和设计结果,并制备出了掩模版。 分析了SOI结构和全聚合物结构光波导微环谐振器的工作波长与温度的变化关系,利用PSQ-Ls具有较大的热光系数的优点,对以上两种结构的微环谐振器进行了无热化的分析与设计,结果表明对于SOI结构通过旋涂PSQ-Ls上包层和对于全聚合物结构通过更换大热膨胀系数的衬底均可以实现良好的无热化效果。 介绍了传统光学刻蚀、纳米模压及沟槽填充三种不同制作微环谐振器的方法。并采用这三种工艺初步摸索波导微环谐振器的制作工艺。选择了具有特殊结构的光纤,初步搭建了波导测试系统,对条形直波导进行了初步测试。


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