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28dB,比未加旁路波导的相同结构VOA增加10dB,但同时插入损耗增加0.3dB,串扰低于-44dB,理论功耗为40mW.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11dB,相应输入电流为66mA,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。     

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。     

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。     

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。     

韩国科研人员研制成塑料可变光衰减器

在由一个韩国合作研究小组研制的高效可变光衰减器 (VOA)中 ,一个聚合物的平面光波电路 (PL C)成了核心的元件。Information and Communications University和 Zen Photonics的研究人员说 ,他们的器件只需要 80 m W的电输入功率就可在 1.55μm处提供 30 d B的衰减。据 Zen Photonics公司的领导 Wol- Yon Hwang介绍 ,这种器件的原理很简单。光通过一个单模波导进入 ,锥形过渡区 ,然后进入多模波导。向位于多模区的一个电极施加一定电压 ,由于热光效应 ,聚合物的折射率将会降低 ,从而激励出高次模。这些高次模在通过另一个锥形过渡区…     

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.     

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.     

非对称电极数字光开关

提出了一种新型的数字光开关电极结构.用两组不对称的电极作用于Z切割LiNbO3Y分叉波导上,其中一组电极从Y分叉波导的顶端就开始对波导进行作用,由于开关电极加强了对Y分叉强耦合区的作用,因此开关的串扰有了很大的降低.用光束传输法(BPM)软件模拟了该结构的性能,与对称电极结构相比,开关电压在6V左右时串扰降低了约6dB,开关电压在6～9V之间时开关串扰<-20dB.     

Polymer Planar‐Lightwave‐Circuit‐Type Variable Optical Attenuator Fabricated by Hot Embossing Process

A polymer‐based planar‐lightwave‐circuit‐type variable optical attenuator (VOA) was fabricated using a hot embossing process. With an optimized one‐step embossing process, forty micro‐channels for the guidance of light were defined on a polymer thin film with an accuracy of ° 0.5 µm. The fabricated polymeric thermo‐optic VOA shows 30 dB attenuation with 110 mW electrical input power at 1.55 µm. The rise and fall times are less than 5 ms.     

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。     

Variable optical attenuator for large-scale integration

A polymer thermooptic variable optical attenuator (VOA) was designed and demonstrated for dense waveguide device integration. The waveguide bend design is compatible with photolithography fabrication techniques and operates by controlling waveguide bend radiation loss. The design optimizes the compromise between integration capability, integration cost, and attenuation efficiency. For a 5 mm bend length, optical attenuation of >40 dB has been achieved with an applied electrical power of 250 mW. The fiber-to-fiber insertion loss was 1.5 dB for a 20-mm total waveguide length. The design's compact size makes it practical for both VOA arrays and dense integrated optical circuits     

Crosstalk‐Enhanced DOS Integrated with Modified Radiation‐Type Attenuators

This letter presents a crosstalk‐enhanced polymer thermo‐optic digital optical switch operating at a low power consumption. Modified radiation‐type attenuators are integrated in a series with a conventional 1 × 2 digital optical switch. A low optical crosstalk of less than ?45 dB is attained at a low applied switching power of 60 mW, and an insertion loss of about 1.1 dB is exhibited.     

A fast SOI-based variable optical attenuator with a p-i-n structure with low polarization dependent loss

According to the plasma dispersion effect of silicon (Si), a silicon-on-insulator (SOI) based variable optical attenuator (VOA) with p-i-n lateral diode structure is demonstrated in this paper. A wire rib waveguide with sub-micrometer cross section is adopted. The device is only about 2 mm long. The power consumption of the VOA is 76.3 mW (0.67 V, 113.9 mA), and due to the carrier absorption, the polarization dependent loss (PDL) is 0.1 dB at 20 dB attenuation. The raise time of the VOA is 34.5 ns, the fall time is 37 ns, and the response time is 71.5 ns.     

基于3 μm-SOI的波分复用/解复用器与电吸收型VOA的单片集成

波分复用/解复用器与可调光衰减器的是光通信系统中的重要元器件。为了得到制备工艺简单、响应速度快的二者的单片集成芯片,并且考虑到其与其他不同光器件的集成可能性,在绝缘体上硅材料制作了16通道、信道间隔200 GHz的阵列波导光栅复用/解复用器与电吸收型可调光衰减器的单片集成。该器件的片上损耗小于7 dB,串扰小于-22 dB。电吸收型VOA在20 dB的衰减量下的功耗为572 mW （106 mA,5.4 V）。此外,该器件可以实现光功率的快速衰减,在0~5 V的外加方波电压下,VOA上升及下降时间分别为50.5 ns和48 ns。     

Wideband planar lightwave circuit type variable optical attenuator using phase-generating coupler

A novel wideband planar lightwave circuit type variable optical attenuator (VOA) that incorporates a phase-generating coupler is proposed. The proposed VOA was fabricated on a 1.5%-/spl Delta/ silica-based waveguide, and obtained a low insertion loss of less than 1.2 dB and a low wavelength dependent loss of less than 0.8 dB at attenuation levels of 0 to 25 dB over the C- and L-band wavelength range.     

Metal-defined polymeric variable optical attenuator

A variable optical attenuator (VOA) based on a metal-defined polymeric optical waveguide has been demonstrated for the first time. The metal film stressor deposited on top of the upper cladding layer not only produces the refractive index change within the core layer, but also acts as a thin-film heater allowing thermal tuning of the optical power within a metal-defined optical waveguide. Fabricated devices exhibit greater than 25 dB of optical attenuation with an applied electrical current of /spl sim/40 mA at 1550-nm wavelength. The switching speed of the VOA exhibits 800 /spl mu/s of rising and 720 /spl mu/s of falling time.     

Optimization of Thermo‐Optic Parameters for Temperature‐Insensitive LPWG Refractometers

In this paper, we report numerically calculated results of testing a temperature‐insensitive refractive sensor based on a planar‐type long‐period waveguide grating (LPWG). The LPWG consists of properly chosen polymer materials with an optimized thermo‐optic coefficient for the core layer in a four‐layer waveguide structure. The resonant wavelength shift below the spectral resolution of the conventional optical spectrum analyzer is obtained accurately over a temperature change of ±7.5°C even without any temperature control. The refractive index sensitivity of the proposed grating scheme is about 0.004 per resonant wavelength shift of 0.1 nm for an optimized thermo‐optic coefficient.     

光子晶体波导可调光衰减器

提出一种直接用光子晶体(PC)波导实现的新型可调光衰减器(VOA)。基于填充液晶的光子晶体方向带隙的可调节性,通过调节液晶指向矢的旋转角实现对光子晶体波导衰减量进行控制。采用时域有限差分法(FDTD)对其原理和结构参量进行了分析。数值模拟结果表明,随着液晶旋转角从0°～90°改变,填充液晶的光子晶体波导可以实现光通量在0.5～25.4dB的动态衰减,它插入到普通光子晶体波导之间的额外损耗只有0.2dB,尺寸仅为微米量级。