聚合物绝热分叉型数字热光开关

利用有机聚合物材料的电光效应和热光效应研究并制作2×2绝热分叉波导数字型光开关,采用光纤直接耦合方法测量了器件在1.31μm红外光通信波段的数字开关特性.     

基于LiNbO3非对称电极1×2Y分叉数字光开关

提出了一种基于LiNbO3材料的非对称电极Y分叉数字光开关(DOS)结构.其特点是采用非对称电极结构加强锥形区和强耦合区的电极控制作用,从而提高开关的性能.计算机模拟显示,使用高于6 V的开关电压,其串扰可以压低到-26 dB左右,比对称电极结构约低8 dB,实验结果也验证了这种开关结构的可行性.在LiNbO3衬底上,通过Ti扩散波导工艺制作的样品,当开关电压为15 V时,串扰达到了-24 dB左右.     

有机电光聚合物层叠式光开关

采用具有电光(EO)效应的聚合物开发出了在1．3μm光波段使用的、具有良好控制性能的单模通道波导的制作方法。利用这种方法制作了具有不同层问通道波导的层叠式定向耦合器，观察到了模式耦合光在不同层间的波导。进而又在这种层叠式定向耦合器上附设了电极结构。在施加电压时，可对从上层和下层各自通道波导中出射的光进行调制。本文在对这种采用EO聚合物的波导的制作技术及其性能进行说明的同时，还阐述了将其作为开关元件使用的可能性。     

衰减全反射型聚合物波导光开关的实验研究

文章提出一种用衰减全反射(ATR)结构来控制光的开关效应的新型方法和装置.该光开关可利用聚合物薄膜的电光效应,通过电场控制衰减全反射结构中入射光能量到导模层的耦舍效率,实现光的开关效应.该器件具有功率损耗小、消光比大、响应速度快、稳定性好、制备工艺简单和成本低廉等诸多特点.     

SiO2/聚合物Y分支波导型热光开关研究

为提高波分复用(WDM)光通信网中核心器件光开关 的响应速度,设计并制备了SiO₂/聚合物复合型 Y分支结构波导热光开关。器 件选择具有高热导率的SiO₂作为波导的下包层,低成本的聚甲基丙烯酸甲脂-甲基丙烯酸 环氧丙酯共聚物(P(MMA-GMA))作为芯层和上包层,利用束 传播法模拟和优化Y分支波导的设计,通过光刻、刻蚀和蒸发等传统半导体工艺进行器件制 备。实验测得开关插入损耗为12dB, 消光比为18dB,方波驱动的上升和下降响应时间均为200μs。实验结果表明,SiO₂/聚 合物复合波导结构可有效提高热场的扩散速度和折射率调节效率,减小开关的响应时间。     

基于自由空间耦合技术光开关的实验研究

本文提出了一种基于自由空间耦合技术的新型光开关器件.该光开关是利用聚合物薄膜的电光效应,通过控制导模的耦合效率来进一步控制反射光强来实现光的通断,理论与实验表明:该器件具有响应速度快、消光比大、损耗小、稳定性高,与传统棱镜耦合方式的光开关器件相比其具有结构和制备工艺更加简单和成本低廉等诸多优点.     

基于热光效应的1×4聚合物数字光开关

提出了基于热光型聚合物的集成有S弯曲光衰减器的1×4 Y分叉数字光开关.利用开关与光纤阵列耦合用的S弯曲,将其设计成可变光衰减器,这使得器件更紧凑,并获得低串扰和大分叉角.在小于200mW的驱动功耗下,器件串扰可低至-35dB.     

基于热光效应的1×4聚合物数字光开关

提出了基于热光型聚合物的集成有S弯曲光衰减器的1×4 Y分叉数字光开关.利用开关与光纤阵列耦合用的S弯曲,将其设计成可变光衰减器,这使得器件更紧凑,并获得低串扰和大分叉角.在小于200mW的驱动功耗下,器件串扰可低至-35dB.     

聚合物/SiO2混合波导2×2热光开关的制备与测试

利用聚合物材料SU-8作为芯层、聚合物材料PMMA作为上包层、无机材料SiO2作为下包层,设计并制备了一种有机/无机混合波导2×2定向耦合-马赫曾德尔(DC-MZI)热光开关。为了保证波导中的单模传输、减小模式辐射和衬底泄露损耗、缩短响应时间并降低器件功耗,对其结构参数做了优化。利用涂膜、湿法刻蚀等工艺制备了器件样品。在1 550nm波长下,器件的交叉态和直通态的驱动功率分别为0和7.8mW(开关功率为7.8mW),交叉态和直通态的两端口串扰分别为-9dB和-12.8dB。在方波驱动电压信号作用下,测得器件交叉端口的上升时间和下降时间分别为138μs和136μs,直通端口的上升时间和下降时间分别为63μs和140μs。制备的混合结构器件综合利用了芯层聚合物材料热光系数大、上/下缓冲层厚度均较小以及Si/SiO2导热系数大的优点,因此同时具备了较低的功耗和较快的响应时间,在低功耗、快速光通信系统中具有较好的应用前景。     

2×2有机聚合物的全内反射型热光光开关

利用有机聚合物材料的负性热光效应 ,设计并研制成功了 2× 2全内反射型光开关。所研制的无阻塞 2× 2光开关 ,具有 >2 7dB的消光比 ,全内反射状态下 ,器件驱动功率约为 132mW (驱动电压约 3V×驱动电流约 4 4mA) ,这一驱动功率值可以降至 5 0～ 6 0mW ,同时给出器件插入损耗的测试结果。     

1×2全内反射型有机聚合物热光开关的研制

给出了完整的全内反射型有机聚合物热光开关的设计方案,并研制成功了1×2光开关.所研制的X结结构全内反射光开关,在交叉态,具有约25dB的消光比;在全反射状态下,消光比达22dB,相应的驱动功率约为158mW(驱动电压3.2V,相应的驱动电流49.4mA).     

Si基SiGe光波导开关的研究现状与最新进展

随着光纤通信技术的迅猛发展,作为光交叉连接和光分插复用核心器件的光开关的作用日益突出.其中Si基光波导开关由于其成本低、可靠性高、器件制作工艺成熟等诸多优点而备受重视.综述了目前Si基光波导开关,特别是SiGe材料光波导开关的研究现状和进展.     

制作聚合物光波导的铝掩模工艺

主要针对聚合物波导制备中的关键技术--刻蚀掩模,进行了系统的研究.以铝为例,利用原子力显微镜和光电子能谱,详细地分析并讨论了在聚合物表面溅射镀铝对芯层波导的影响.明确指出,溅射会在聚合物表面形成一层金属包层,从而在器件中引入额外的吸收损耗并对此进行了计算,同时给出解决的办法.最后,总结出最佳的工艺流程.     

850/1550nm智能集成分波光开关的理论设计

理论分析和设计了一种用于850和1550nm两个光通信窗口的、集波长信号分离和光开关功能于一体的智能集成分波光开关，并将弧形结构全内反射面用于该集成结构中. 基于Si基半导体SiGe合金材料的等离子体色散效应，对该结构智能集成分波光开关的串音、损耗、消光比等特性进行了分析和模拟计算. 计算得到，作为光开关时器件的平均串音、插入损耗和消光比分别为-19, 1.3和21dB，作为分波器时平均串音和插入损耗分别为-11和1.1dB. 设计结果表明，该集成器件不仅能够实现850和1550nm两种波长光信号的开关，而且还能对这两种波长的光信号进行分离，是一种有前途的智能化集成分波光开关.     

应用于全光网络的光开关技术研究

随着信息技术、光通信技术的发展,全光网络（AON）成为信息时代的主流,OXC光交叉连接）、OADM（光分插复用）是全光网络的核心,而光开关是实现OADM、OXC的关键器件,因此研制应用于全光网络的光开关具有重大意义。重点对光开关在OADM、OXC中的应用及光开关可能采取的方案进行研究,认为在未来的光纤通信集成电路（IC）的芯片之争中,微机电系统（MEMS）光开关技术举足轻重。     

基于Banyan网络的无阻塞SiO2波导4×4矩阵光开关

提出了一种基于Mach-Zehder干涉仪(MZI)结构开关单元和Banyan网络的严格无阻塞4×4矩阵光开关.相对于Crossbar结构的7级单元级联,Banyan结构只需3级连接.分析了Banyan网络中交叉连接损耗与交叉角度的关系,交叉角30°时损耗为0.09 dB.优化设计了MZI开关单元结构,并制作了2×2光开关,测得插入损耗(IL)为-14 dB、串扰(XT)为-38 dB和功耗为450 mW.设计了基于Banyan网络的4×4光开关,连接波导交叉角为30°.基于光波导平面光波线路(PLC)技术,制作了严格无阻塞的SiO2波导4×4矩阵光开关,测得平均IL为3.95 dB、通道XT为-37 dB、偏振相关损耗(PDL)为0.4 dB、单通道开关功率约为670 mW及开关响应时间小于1 ms.     

MEMS 光开关技术的研究进展

近年来国际上出现的一些新型MEMS光开关，包括其结构、驱动方式、规模等。并且通过对基于各种不同工作机理的光开关之问，性能、结构及可实行产业化程度等各方面数据的分析比较，认为MEMS光开关在现代光通讯领域具有较好的应用发展前景。