基于聚合物光開(kāi)關(guān)及延時(shí)線的研制.pdf

1、近年來(lái)，受制于孔徑效應(yīng)和窄帶寬的傳統(tǒng)相控陣天線已無(wú)法滿足人們與日俱增的性能要求。而隨著光電子技術(shù)的發(fā)展，具備大瞬時(shí)帶寬、無(wú)孔徑效應(yīng)、低損耗、小尺寸和抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)的光相控陣天線倍受科研人員的關(guān)注。光相控陣天線的核心技術(shù)是光真延時(shí)技術(shù);而作為光真延時(shí)技術(shù)的核心器件，光開(kāi)關(guān)及光延遲線是研究的重中之重。與傳統(tǒng)的光開(kāi)關(guān)與光延遲線相比，基于聚合物波導(dǎo)的光開(kāi)關(guān)和延遲線因易于控制、工藝容差大、尺寸小和易于單片集成等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。此外，

2、隨著信息時(shí)代所帶來(lái)的數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)已無(wú)法滿足人類的數(shù)據(jù)需求，構(gòu)建全光網(wǎng)絡(luò)勢(shì)在必行。作為全光網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備:光分插復(fù)用器和光交叉互聯(lián)的基本單元，光開(kāi)關(guān)在全光網(wǎng)絡(luò)中也具有舉足輕重的地位。本文的目的是要研制低功率、低串?dāng)_的聚合物全內(nèi)反射型熱光開(kāi)關(guān)，并基于此熱光開(kāi)關(guān)研制相應(yīng)的可調(diào)諧光波導(dǎo)延遲線。
　　本文在分析平面波導(dǎo)理論、熱光效應(yīng)及全內(nèi)反射型光開(kāi)關(guān)工作原理等理論的基礎(chǔ)上，首先設(shè)計(jì)了一種低功耗2×2全內(nèi)反射數(shù)字型熱光開(kāi)關(guān)。模擬

3、結(jié)果顯示:熱光開(kāi)關(guān)的功耗為42mW，串?dāng)_為-31dB，開(kāi)關(guān)速度為亞微秒級(jí)。然后通過(guò)旋涂、真空鍍膜、接觸曝光、反應(yīng)離子刻蝕、切割研磨拋光等工藝，在實(shí)驗(yàn)室成功制備了所設(shè)計(jì)的光開(kāi)關(guān)芯片，并利用六維對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)此光開(kāi)關(guān)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明:2×2全內(nèi)反射數(shù)字型熱光開(kāi)關(guān)具有較低的功耗為43.6mW;光開(kāi)關(guān)的插入損耗為-10.2dB，串?dāng)_可達(dá)-34.3dB;光開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)時(shí)間為550μs，器件有效尺寸為:5mm×0.254mm;器件同時(shí)具有較好的波長(zhǎng)無(wú)

4、關(guān)和對(duì)驅(qū)動(dòng)功率不敏感的特性。為進(jìn)一步縮小器件的尺寸和功耗，本文又提出了以超低折射率聚合物L(fēng)FR為上下包層，聚合物ZPU為芯層的高性能2×2全內(nèi)反射數(shù)字型熱光開(kāi)關(guān)。模擬結(jié)果顯示，光開(kāi)關(guān)的有效尺寸減小為2.55mm×0.127mm;在實(shí)驗(yàn)室成功制備出小尺寸2×2全內(nèi)反射數(shù)字型熱光開(kāi)關(guān)。測(cè)試得到熱光開(kāi)關(guān)的插入損耗減小為-6.2dB，開(kāi)關(guān)功耗為40.3mW，最佳串?dāng)_可達(dá)-33.6dB。結(jié)果表明小尺寸的全內(nèi)反射型熱光開(kāi)關(guān)在性能得到了一定的改善和提