有機(jī)聚合物熱光光可變衰減器的研究.pdf

1、該文提出一種新型聚合物熱光可變光衰減器(VOA)的設(shè)計.器件采用聚合物作為波導(dǎo)材料,以拋物型輪廓過渡區(qū)連接單模波導(dǎo)和展寬的多模波導(dǎo).采用局部標(biāo)準(zhǔn)模理論,解釋了兩個最低階模式沿著過渡區(qū)傳播時的相互耦合.對于表征局部標(biāo)準(zhǔn)模之間功率耦合的兩個重要的參數(shù)△β<,ij>(模式傳播常數(shù)差)和C<,ij>(模式耦合系數(shù)),推導(dǎo)了用器件結(jié)構(gòu)參數(shù)表達(dá)的近似公式,然后根據(jù)功率耦合的需求,在常見的三種不同輪廓的過渡區(qū)之間進(jìn)行了比較,得出了拋物形輪廓過渡區(qū)能夠

2、使光束在最短尺寸內(nèi)以最低損耗通過波導(dǎo)的結(jié)論.除此之外,還提出了附加旁路多模波導(dǎo)的改進(jìn)方案,以改善陣列VOA之間的串?dāng)_.采用RSoft公司的BeamPROP<'TM>軟件埋入式溝道波導(dǎo)熱光VOA進(jìn)行了模擬.該文還分析了基于Mach-Zehnder干涉儀的熱光VOA,根據(jù)衰減與溫度升高的關(guān)系,再利用已經(jīng)計算出的溫度場分布公式,可以直接計算相應(yīng)功耗下的器件衰減,指出了文獻(xiàn)中用電極溫升計算衰減的錯誤.得到的MZI型VOA衰減最大可達(dá)50dB,只

3、需3mW,但是對溫度變化非常敏感.在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步分析了帶有3dBS彎曲定向耦合器的MZ型熱光VOA的衰減特性和器件耦合參數(shù)的關(guān)系,并給出了單個VOA和衰減波譜更平坦的級聯(lián)VOA之間的特性對比.作者經(jīng)過反復(fù)的工藝實驗,確定了聚合物波導(dǎo)涂膜和固化、三層金屬電極蒸發(fā)和腐蝕等新工藝的參數(shù),并得到了聚合物紫外固化、等離子體刻蝕等新工藝的初步數(shù)據(jù).最后作者采用倒脊形結(jié)構(gòu)研制了熱光VOA芯片樣品,測出明顯的熱光效應(yīng),最大衰減達(dá)10dB,功耗約為3