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基于离子交换的玻璃基多模干涉型功分器研制

向微  
【摘要】:多模光纤在短距离通信和光互连中有广泛应用。多模的光功分器是多模通信中不可缺少的光无源器件。光功率分配器(简称光功分器),是一种光耦合器件。其功能是对传输的光信号进行功率再分配,在光通信系统、光纤用户网、光纤CATV、光无源网络(PON)、光局域网等网络中不可或缺。玻璃基的多模干涉型光功分器具有插入损耗低、均匀性好、工作带宽宽、结构紧凑、成本低、可靠性高等优点。 以往多模的功分器一般用Y分叉结构,尺寸很大而且难以实现NxM的结构,特别是当级联多次后损耗加剧,因此对MMI结构的多模功分器的研究具有一定的理论和实用价值。 论文首先采用离子交换工艺,对多模波导的制作和应用进行了探索。工艺过程一次交换采用银钠离子交换,二次交换采用无源的电场辅助交换。第一步通过控制银离子浓度和交换过程的温度与时间成功制作了宽度和深度可控的条波导。然后在此基础上利用软件采用3D-BPM的方法进行模拟并设计了Y分叉型和多模干涉型的1×2功分器以验证波导的制作工艺的可行性。经损耗测试,50微米窗口的条波导传输损耗可以达到小于0.28dB/cm,MMI功分器的插入损耗小于4.3dB。Y分叉型功分器插入损耗小于3.6dB,两种功分器的均匀性优于0.21dB。最后设计了Y分叉型和多模干涉型的1×4功分器,通过制作和器件测试得到了满意的结果。 实验结果表明这种光波导制备技术参数可控,且重复性好,可用于低损耗光功分器件的制作。


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