收藏本站
收藏 | 论文排版

多通道聚合物阵列波导光栅的设计和制备

李凡  
【摘要】:由于现代社会通信容量的激增,提高通信网络的容量和速度迫在眉睫。密集波分复用(DWDM)技术可以有效地解决上述问题。阵列波导光栅(AWG)在DWDM系统中具有非常重要的作用,它基于平面光波回路技术(PLC),具有设计灵活、插入损耗低、串扰低、易与光纤耦合、工艺简单、易于批量生产等优点。而聚合物AWG具有成本低廉,折射率可调,易于小型化、集成化等优势,在平面光波导器件中脱颖而出。AWG器件还易与其他无源用.源器件集成实现多种功能,因此AWG器件是光通信网络应用和研发的热点。本文的目的就是要研制具有优异性能的多通道聚合物阵列波导光栅。本文首先简单介绍了光波导理论和阵列波导光栅基础理论。通过研究AWG结构参数之间以及参数和性能指标之间相互影响,相互制约的关系,设计出了 23通道聚合物阵列波导光栅,并利用光束传播算法(BPM)进行了性能模拟和参数优化。然后开展了聚合物阵列波导光栅的制备工艺研究,重点对刻蚀工艺进行了研究,得到了最佳刻蚀参数。其中反应离子刻蚀(RIE)最佳刻蚀参数为:刻蚀功率为100w,反应室内压强为3pa,刻蚀气体为02:CHF3=30:20,刻蚀速率约为0.1μm/min;感应耦合等离子体刻蚀(ICP)的最佳刻蚀条件为:射频功率为50w,环功率为Ow,腔室压强为0.5pa,气体配比为O2:CHF3=30:20,刻蚀速率约为0.1216μm/min。对比发现RIE的刻蚀效果更为理想。然后利用甩膜、真空镀膜、光刻、反应离子刻蚀(RIE)、切割研磨抛光等工艺,成功制备出了通道间隔为50GHz的23通道AWG芯片。测试结果表明,芯片的插入损耗为22.46~26.12dB,相邻通道串扰@3dB为8~10dB,插入损耗均匀性约为3.66dB,芯片的有效尺寸为3.40cm X 3.75cm。为了减小器件的尺寸,改善器件的性能,本文提出了两种优化设计方案,一种是通过优化AWG的结构参数,尤其是对几个重要参数和弯曲半径进行优化,芯片的有效尺寸减小至2.78cm×3.07cm,使AWG的长和宽均减小了 0.7cm左右;另一种是通过提高芯层和包层材料的折射率差来进一步减小AWG的尺寸,该方法模拟得到的尺寸为1.45cmX 1.97cm,使得AWG的长宽分别减小了约1.33cm和1.10cm。测试结果表明,优化后的小尺寸AWG芯片的插入损耗较优化前减小了 7~8dB,相邻通道串扰@3dB减小了 5dB左右,插入损耗均匀性降低了 1dB。实验结果不仅实现了紧凑型AWG的设计,还大大地提升了器件的性能,同时说明了可以通过提高折射率差来实现器件的小型化而保证性能基本不变,为今后光波导器件的集成化奠定了良好的基础。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 周勤存,戴道锌,潘德荣,何赛灵,何建军;用Stigmatic Points法设计高性能80通道阵列波导光栅器件[J];光子学报;2003年02期
2 李雪梅,邱怡申,陈胜钰,李玉良;平面阵列波导光栅波导模式参量的分析[J];光电子技术与信息;2003年06期
3 李雪梅;平面阵列波导光栅系统的结构分析[J];闽江学院学报;2003年05期
4 郭文滨,马春生,陈维友,张大明,陈开鑫,赵禹,崔占臣,刘式墉;聚合物阵列波导光栅波分复用器传输特性分析[J];半导体学报;2002年06期
5 鲁平,刘德明,黄德修,孙军强;阵列波导光栅的波动理论分析与结构设计[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年08期
6 刘辛,鲁平,刘德明;修正的光束传输法在阵列波导光栅中的应用[J];光子学报;2005年07期
7 黄景堂;黄旭光;赵华伟;;阵列波导光栅解调的准分布式光纤光栅传感器[J];光学学报;2008年11期
8 谭庆贵,周秀丽,胡渝;阵列波导光栅在二维光CDMA系统中的应用研究[J];激光杂志;2005年03期
9 倪小琦;陈绪兴;王鸣;;用阵列波导光栅实现光纤传感器的复用[J];南京师范大学学报(工程技术版);2006年04期
10 鲁平,刘德明,曹倩,黄德修,孙军强;阵列波导光栅线性系统理论分析及优化设计[J];光学学报;2003年07期
11 陈开鑫,赵禹,崔占臣,张大明,马春生,刘式墉,衣茂斌;聚合物阵列波导光栅波分复用器的研究[J];吉林大学学报(信息科学版);2002年01期
12 ;光束传播方法及其在集成阵列波导光栅模拟中的应用[J];中国计量学院学报;2001年02期
13 安俊明,李健,郜定山,李建光,王红杰,胡雄伟;16×0.8nm硅基二氧化硅阵列波导光栅设计[J];光学技术;2004年06期
14 赵禹,马春生,张大明,王菲,崔占臣,刘式墉,衣茂斌;聚合物阵列波导光栅复用器的研究[J];光电子·激光;2002年11期
15 郑小平,施红园,陈雯路,费运思,郭奕理,张汉一,周炳琨;利用集成阵列波导光栅实现信道选择[J];光电子·激光;2000年03期
16 李健,安俊明,王红杰,夏君磊,胡雄伟;单侧耦合 1 6×0.8nm阵列波导光栅的设计、制备及测试(英文)[J];半导体学报;2005年02期
17 秦政坤;马春生;;一种减小聚合物阵列波导光栅光谱漂移的有效方法[J];光电子.激光;2008年12期
18 陆思,严瑛白,周哲海,金国藩;新型平输入/聚焦场阵列波导光栅波长路由器[J];光电子·激光;2004年10期
19 李蔚;阵列波导光栅在光纤通信网络中的应用[J];世界产品与技术;2002年04期
20 邱怡申,李雪梅,吕团孙,郭福源;阵列波导光栅复用/解复用器焦场的分析及光栅孔径对器件串扰影响的数值分析[J];中国激光;2002年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵禹;王菲;郑菊;张大明;马春生;刘式墉;衣茂斌;;铝掩模制作聚合物阵列波导光栅复用器的工艺研究[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
2 张大明;李德辉;赵禹;王菲;马春生;刘式墉;衣茂斌;;32通道聚合物AWG参数优化[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议(OFCIO’2003)论文集[C];2003年
3 郑菊;王菲;赵禹;张大明;马春生;衣茂斌;;用Stigmatic Points法设计低像差平场型33×33通道聚合物阵列波导光栅[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
4 李晗;马春生;张海明;徐元哲;秦正坤;鄂书林;张大明;;17×17聚合物阵列波导光栅波分复用器的研制[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
5 郭福源;王明华;;基于场分布高斯近似的阵列波导光栅光谱响应特性分析[A];浙江省光学学会第九届学术年会暨新型光电技术青年论坛论文集[C];2005年
6 贾科淼;唐衍哲;李柏阳;杨建义;江晓清;吴亚明;王跃林;;采用MMI结构研制具有平顶谱特性的AWG[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
7 安俊明;李俊一;吴远大;李健光;王红杰;胡雄伟;;基于SOI AWG的单纤三向器研制[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
8 谭震宇;张峰;陈长鸣;孙小强;王菲;张大明;;650nm聚合物阵列波导光栅波分复用器设计[A];全国第15次光纤通信暨第16届集成光学学术会议论文集[C];2011年
9 王菲;李艾泽;孙伟;赵禹;张海明;郑菊;张大明;姜振华;刘式墉;;基于铝掩膜技术的32通道氟化聚醚醚酮阵列波导光栅复用器[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
10 戴道锌;刘柳;盛振;何赛灵;;基于Si纳米光波导的新型阵列波导光栅的研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭文滨;阵列波导光栅波分复用器/解复用器的优化设计和软件实现[D];吉林大学;2004年
2 张乐天;紫外写入技术制备Si基SiO_2阵列波导光栅器件基础研究[D];吉林大学;2004年
3 陆思;低损耗平场聚焦阵列波导光栅的研究[D];清华大学;2004年
4 李爱武;用溶胶—凝胶和紫外写入技术制备阵列波导光栅器件基础研究[D];吉林大学;2005年
5 周立兵;硅基二氧化硅型阵列波导光栅的研制[D];华中科技大学;2005年
6 张海明;硅基聚合物阵列波导光栅器件的优化设计和实验制备[D];吉林大学;2007年
7 秦政坤;硅基聚合物阵列波导光栅器件波谱响应平坦化研究[D];吉林大学;2007年
8 李德禄;聚合物阵列波导光栅的温度特性和无热化[D];吉林大学;2008年
9 夏翔;阵列波导光栅的偏振补偿和损耗均匀化研究[D];浙江大学;2015年
10 周勤存;硅基二氧化硅阵列波导光栅波分复用器件的研究制作[D];浙江大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李凡;多通道聚合物阵列波导光栅的设计和制备[D];东南大学;2017年
2 李雪梅;阵列波导光栅的传输理论——一种新的研究方法[D];福建师范大学;2002年
3 李艳萍;阵列波导光栅波分复用器的设计、模拟与分析[D];华中师范大学;2002年
4 郑菊;阵列波导光栅波分复用器的理论设计和性能分析[D];吉林大学;2004年
5 陈冠廷;用于光互连的基于硅纳米线的阵列波导光栅路由器的研究[D];浙江大学;2015年
6 张国伟;聚合物阵列波导光栅波分复用器的研制[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
7 贾科淼;集成波导转弯微镜型阵列波导光栅的研制[D];浙江大学;2005年
8 白刃;硅光子线阵列波导光栅(AWG)器件的研究[D];浙江大学;2011年
9 胡晓飞;多通道阵列波导光栅的研究[D];电子科技大学;2015年
10 晋雯;提高阵列波导光栅插入损耗均匀性研究[D];浙江大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 记者 陈静;去年全市规模以上工业增加值完成454亿元[N];鹤壁日报;2018年
2 中国电信集团北方电信有限公司 胡静余;WDM-PON:1G带宽如何打造[N];通信产业报;2009年
3 本报记者 张心致;进发“升级”活力[N];鹤壁日报;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978