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有机聚合物电光调制器关键技术研究

徐伟  
【摘要】: 高速电光调制器是光纤通信系统中的关键器件之一,有机聚合物电光调制器由于带宽宽、半波电压低、制备工艺简单及制作成本低等优势近年来成为国内外的研究热点。 本文首先介绍了有机聚合物电光调制器的研究意义及发展现状,根据有机聚合物材料的特性分析了其制作电光调制器的优势,阐述了电光调制器的工作原理及其性能参数。 对调制器的波导及电极部分进行了理论分析与设计优化,确定了最终的结构参数。利用有效折射率法、有限差分束传播法对有机聚合物脊型波导进行仿真分析,得出M-Z光波导中脊宽、分支角等对传输特性的影响。结合软件计算了满足50?阻抗匹配的电极参数,运用HFSS建立起电极系统模型,分析了各个参数对传输损耗的影响,通过软件仿真得到了满足3dB带宽值为10GHz的电极系统。 系统研究了有机聚合物电光调制器的制备工艺。利用旋涂及极化工艺制备出芯层材料IPC-E/聚砜的电光薄膜,运用简单反射法对其电光系数进行了测量,考察了不同极化工艺条件下的电光系数值,并分析了材料电光系数受时间、温度的影响。采用旋涂、光刻、反应离子束蚀刻、湿法腐蚀等工艺依次制备出器件的下电极、光波导、上电极并进行极化、切割处理,制备出基于IPC-E/聚砜的有机聚合物电光调制器单元器件。搭建了由耦合平台、1550nm激光器、锥形光纤、信号源、光电探测器及示波器等组成的测试平台,对制备出的单元器件进行测试,观察到明显电光调制现象。通过对测量结果的分析,总结了器件制备过程中的工艺缺陷,提出了改进方案。对下一步工作做出建议:优化极化工艺以提高材料电光系数、优化设计微波电极结构以提高调制带宽,最终实现器件的封装和实用。


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