基于SOI的全内反射型AWG器件的研究

【摘要】： 随着通信技术及业务的飞速发展，密集波分复用(DWDM)技术目前被认为是 解决大容量光纤通信最有效的方法，因此作为DWDM技术的关键器件--波分 复用器件的研究是当前集成光学器件研究的热点。波分复用器件是全光通信网络 的关键器件，在光纤通信系统中起着重要作用，DWDM技术复用的路数从2路 到现今的32路、64路、256路甚至更高。波分复用器件采用的技术从薄膜到光 纤光栅、全息光栅、阵列波导光栅(AWG)等技术，其中AWG器件被认为是最有 前景的DWDM器件。 SOI材料是一种非常实用的材料，基于SOI的光器件的制作工艺与微电子工 艺兼容，材料成本低，具有广泛的应用前景。本文提出了一种基于SOI材料、具 有偏振补偿功能、结构紧凑的全内反射型结构的AWG解复用器件，区别于传统 的Smit型AWG器件。该结构利用TE，TM在全内反射镜面反射时相位变化的不 同来实现偏振补偿功能。 该全内反射型AWG器件的设计是基于Smit型AWG的基础之上。本文对该 结构AWG器件的TE，TM模偏振补偿进行定量分析。对全内反射镜的分析表明 这种全内反射型的AWG器件具有较高的制作容差；改进设计了AWG器件中的 楔形波导和输出波导，模拟结果表明不等宽楔形波导的引入可以改善AWG器件 的性能，对输出波导进行改进设计同样可以提高AWG器件的性能。 采用湿法腐蚀和干法刻蚀两种工艺分别制作出了全内反射型AWG器件。使 用本实验室的测试系统对样片进行了测试，结果表明器件能够初步实现解复用的 功能，说明我们的设计方法是基本可行的，具有工艺简单，器件结构紧凑，尺寸 小的特点。