聚合物热光可变光衰减器

提出一种旁路结构聚合物热光可变光衰减器 (variable optical attenuator,VOA)的设计 ,采用旁路波导可提高衰减效率并降低串扰 .软件模拟验证 ,无间距旁路 VOA衰减可达 2 8d B,比未加旁路波导的相同结构 VOA增加10 d B,但同时插入损耗增加 0 .3d B,串扰低于 - 4 4 d B,理论功耗为 4 0 m W.采用倒脊形结构研制了原理性的热光聚合物 VOA,测得衰减大于 11d B,相应输入电流为 6 6 m A,具有明显的热光效应 .     

低串扰Y分叉1×2热光型数字光开关

设计了一种基于聚合物材料热光效应的1×2数字光开关(DOS)新结构。该结构将Y分叉DOS与具有引导和可变光衰减(VOA)功能的S弯曲过渡波导集成,在不增加器件结构的基础上,可大大提高开关性能,并采用填埋尖角的方法改进设计Y分叉,增大了Y分叉角度的范围,降低了工艺难度。由光束传输法(BPM)模拟表明,对于波长为1.55μm、Y分叉角度α=0.3°和计算功耗为120 mW时,该结构可实现低于-40 dB的串扰,插入损耗小于0.5 dB,具有很好的极化独立性和波谱平坦性、良好的稳定性和可重复性以及易于集成等特点。     

基于Polymer/SiO_2的快速低功耗可变光衰减器的研制

为了有效改善基于无机材料的可变光衰减器(VOA)功耗大以及全聚合物VOA响应速度慢的问题,设计并研制了一种基于有机聚合物/无机SiO2材料的马赫曾德尔干涉仪(MZI)型VOA器件。根据脊型波导结构的单模传输条件,设计并优化了单模波导的截面尺寸,同时对器件结构进行了模拟,采用光刻和显影等工艺制备出功耗较低、响应速度快的VOA器件。在1550nm通信波长下,器件的衰减范围为23dB,最大功耗仅为14mW,器件的上升时间为252μs,下降时间为384μs。实验结果表明,采用有机/无机混合波导结构,并通过对器件结构参数的优化,可以实现功耗低且响应快速的VOA器件。     

基于氮氧化硅与聚合物混合集成低功耗全内反射热光开关

利用具有相反热光特性的氮氧化硅(SiON)与聚合物材料,采用混合集成技术设计了一种低功耗全内反射(TIR)热光波导开关。该光开关通过在两交叉的氮氧化硅波导芯的X结中心部分制作一个深度等于波导芯厚度的狭缝,并在其中填充与波导包层相同的聚合物材料,同时在狭缝聚合物上方制作加热电极来实现开关功能。理论分析表明,通过选择与氮氧化硅折射率相匹配的聚合物材料,并优化设计单模光波导尺寸,两交叉波导间的夹角、所开狭缝的宽度以及相应的加热电极结构,对于1550nm的工作波长,开关的驱动功率在低至2.3mW时仍可实现消光比均大于36dB,串扰均小于-36dB的TE与TM模式。     

有机聚合物1×32波导热光开关阵列

研制出紧凑型树状分支结构马赫-曾德尔干涉(MZ I)型有机聚合物1×2热光开关以及1×32集成波导热 光开关阵列。利用旋转涂覆法、紫外固化工艺、接触曝光、反应离子刻蚀(RIE)、真空镀膜 、切割和抛光等传统 微加工工艺,成功完成了器件制备。通过优化刻蚀工艺,有效减小了刻蚀后波导的表面与侧 壁粗糙度。通过在 波导和金属掩膜层之间添加聚合物隔离层,进一步减小了波导的传输损耗。实验结果显示, 制备的1×2热 光开关插损仅为2.84dB,串扰为－31.13dB ,光开关的电功耗为4.1mW;制备的1×32波 导热光开关阵列插 损为11.8dB, 串扰为－25.3dB,电功耗小于5mW, 器件开关时间 为1.15ms。测试结果与数值模拟结果 吻合很好,研制的光开关有望应用于光交换器(OXC)、 光分插复用器(OADM)以及光 控相控阵天线的波束扫描控制系统中。     

650nm波长低功耗聚合物可变光衰减器的研制

为了有效改善基于无机材料的可变光衰减器(VO A)功耗大以及成本高的问题,设计并研制了一种基于有 机聚合物材料的低功耗马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型VOA器件。为保证器件的单模传输,优 化了波导的结构和横截面 尺寸,同时对加热电极的热场分布进行了模拟分析。最后,采用紫外光刻和湿法刻蚀等半导 体工艺,制备出功耗较低、响应速 度较快的VOA器件。在650nm工作波长下,测得器件的衰减为14.6dB,驱动功率仅为12.3mW,器件的上升时间为 240μs, 下降时间为200μs。实验结果表明,采用聚合物材料,并通过对器 件的结构参数进行优化,可研制出工作在可见光波段的低功耗VOA器件。     

全光纤热光型可变光衰减器

根据光纤包层中的倏逝场机制,将具有热光效应的聚合物材料直接覆盖在侧边抛磨光纤上,进行了全光纤热光型可变光衰减器(VOA)的研究.根据理论分析,确定了在侧边抛磨光纤的抛磨区上覆盖材料的折射率与纤芯中光衰减量之间的关系,为选择适当折射率的热光材料提供依据.设计适当的侧边抛磨区,利用先进的轮式侧边抛磨技术,制备了侧边抛磨光纤,以达到最佳可变光衰减效果.采用螺绕电极和优化封装,制作出性能优良的全光纤热光型可变光衰减器.性能测试表明,器件插入损耗小于0.1 dB,衰减范围为0~80 dB,偏振相关损耗小于0.02 dB,背向反射大于70 dB.该方法制作的全光纤热光型可变光衰减器具有可用电驱动调控、可靠性高等优点.     

基于SOI的16通道VMUX器件单片集成

本文制作了基于绝缘体上硅(SOI)材料的16通道的光功率可调波分复用器(VMUX),并且采用了脊形波导结构。该器件是由信道间隔100GHz的阵列波导光栅(AWG)及电光型可调光衰减器(VOA)组成,该VOA采用了侧向p-i-n二极管结构。该VMUX器件的插入损耗为9.1dB,串扰为10dB。VOA在衰减量为20dB时的注入电流为60.74mA。器件的整体尺寸为2.9×1mm2。该VMUX器件具备优异的16通道波分复用及光功率均衡的性能。     

光可变衰减器的研究进展

光可变衰减器(VOA)作为波分复用(WDM)网络中关键的功率管理器件,能够实现信道均衡和自动增益控制功能.微电机械系统(MEMS)型和热光型VOA以其衰减范围宽、功耗低、体积小、易于集成等优点成为研究重点,热光特性极佳的聚合物材料则成为最引人注目的热光材料.文章对已有的VOA器件作了概括分类,介绍了各种MEMS型VOA,还从热光材料的角度,总结了聚合物材料的研究成果,对已见报道的基于聚合物的各种热光型VOA进行了重点的描述和分析.最后给出了VOA的两种网络实例.     

基于SOI的低功耗低偏振相关损耗的可调光衰减器

基于硅的等离子体色散效应,构建了大尺寸SOI基光波导电光可调光衰减器(VOA)仿真模型,系统模拟分析了结构参数对VOA衰减及偏振相关特性的影响,优化设计出了低功耗、低偏振相关损耗的VOA器件,仿真结果表明,该VOA在20 dB衰减下的功耗仅为24 mW,偏振相关损耗为0.41 dB.