混合集成光源輸入光柵耦合器的設(shè)計(jì).pdf

1、在光纖光柵解調(diào)微系統(tǒng)中，混合集成光源輸入光柵耦合器具有耦合效率高，耦合帶寬大，未對(duì)準(zhǔn)容差大，無(wú)需嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)，封裝成本低等優(yōu)點(diǎn)。正是由于混合集成光源輸入光柵耦合器的這種特性，在光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)中，混合集成光源輸入光柵耦合器具有重要的地位。
　　本文對(duì)混合集成光源輸入光柵耦合器的設(shè)計(jì)和制備進(jìn)行了研究，基于時(shí)域有限差分法優(yōu)化設(shè)計(jì)出了兩種用于1550 nm波長(zhǎng)輸入光的輸入光柵耦合器，并在光柵耦合器基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了4×1光源輸入光柵耦合器陣列，實(shí)

2、現(xiàn)多個(gè)光源同時(shí)輸入。兩種光柵耦合器分別為均勻光柵耦合器和二元閃耀光柵耦合器。經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的均勻光柵耦合器尺寸為17.1μm×20μm，仿真結(jié)果表明耦合效率為30.273％，耦合帶寬為63 nm;閃耀光柵耦合器的尺寸為17.67μm×20μm，仿真結(jié)果表明耦合效率為45.352％，耦合帶寬為69 nm。兩種光柵耦合器相比較，二元閃耀光柵耦合器具有更高的耦合效率和更大的耦合帶寬。在均勻光柵耦合器基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)優(yōu)化了彎曲波導(dǎo)和2×1耦合器，設(shè)計(jì)

3、出了適用于陣列波導(dǎo)光柵解調(diào)集成微系統(tǒng)的4×1光源輸入光柵耦合器陣列。所設(shè)計(jì)的波導(dǎo)器件采用SOITECH公司的SOI材料，頂層Si厚度為220nm、掩埋層SiO2厚度為2μm，通過(guò)新加坡微電子所代工，利用電子束曝光和反應(yīng)離子刻蝕工藝，完成了光柵耦合器、彎曲波導(dǎo)和2×1耦合器的制備。對(duì)制備完成的光柵耦合器、彎曲波導(dǎo)和2×1耦合器進(jìn)行了光學(xué)測(cè)試。通過(guò)光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)，使用錐形光纖將光柵耦合器所耦合的光引出光波導(dǎo)，觀(guān)察光經(jīng)過(guò)光柵耦合器、彎曲波導(dǎo)和

4、2×1耦合器傳輸后的光功率及輸出光譜的變化。測(cè)試結(jié)果表明，均勻光柵耦合器耦合效率為17.3％，耦合帶寬為40 nm;二元閃耀光柵耦合器24.7％，耦合帶寬為61 nm;彎曲波導(dǎo)的傳輸效率為87.3％，2×1耦合器的附加損耗為0.96 dB。本文所設(shè)計(jì)的混合集成光源輸入光柵耦合器具有耦合效率高、耦合帶寬大的優(yōu)點(diǎn)，適用于陣列波導(dǎo)光柵解調(diào)集成微系統(tǒng)。
　　本文的研究成果有利于光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的微型化、集成化，將對(duì)光纖光柵傳感解調(diào)的發(fā)展起