光開關(guān)及光開關(guān)陣列作為光通訊系統(tǒng)的重要組成部分,具有通斷和切斷光路的功能,起著保護(hù)光路,波長(zhǎng)選擇及路由選擇的作用,并被廣泛地應(yīng)用于光波分復(fù)用(WDM)和光交叉連接器(OXC)中。而有機(jī)聚合物材料因其較高的熱光系數(shù)、低廉的制作成本、光波導(dǎo)加工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),成為制備光波導(dǎo)器件的理想材料之一,具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著信息化的快速發(fā)展,基于光子的光通信行業(yè)也迎來了新的發(fā)展要求,光通信器件逐漸向著小型化、低功耗、高速度等方向發(fā)展,常見有機(jī)聚合物材料所形成的光通信器件,其功耗相對(duì)較低,但尺寸較大。本文通過使用折射率差較大的聚合物材料,合理設(shè)計(jì)器件的結(jié)構(gòu),能有效降低器件的尺寸,形成低功耗結(jié)構(gòu)緊湊型的聚合物熱光開關(guān)。本文首先分析了介質(zhì)平板波導(dǎo)理論,研究了MMI耦合器的工作原理以及材料的熱光效應(yīng)�；谶@些理論分析,本文選用了樹脂類聚合物材料中折射率差較大的LFR372和ZPU46分別作為波導(dǎo)包層和芯層材料,設(shè)計(jì)了小尺寸低功耗的2×2MMI-MZI聚合物熱光開關(guān)。模擬結(jié)果顯示,光開關(guān)器件的功耗僅為7.6mW,串?dāng)_為-30dB,開關(guān)速度在亞毫秒量級(jí)。利用旋轉(zhuǎn)涂覆法、紫外固化工藝、真空鍍鋁、光刻、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)、套刻電極、切割、研磨拋光等傳統(tǒng)微電子加工工藝,成功制備了聚合物波導(dǎo)光開關(guān)器件。之后利用六維對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)對(duì)其動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性分別進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明,利用聚合物較大的熱光系數(shù)以及所選取的較大的折射率差,不但能得到低功耗光開關(guān),還能大大減小器件的尺寸,2×2開關(guān)的有效尺寸僅為1.76mm×0.127mm。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的2×2MMIMZI熱光開關(guān)的功耗為8.8mW,串?dāng)_為-24.0dB,開關(guān)時(shí)間為820μs,實(shí)驗(yàn)制備得到的光開關(guān)與模擬得到的結(jié)果相符合。最后利用該2×2MMI-MZI熱光開關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并制備了小尺寸的4×4光開關(guān)陣列。該開關(guān)陣列的有效長(zhǎng)度僅為4.77mm。通過微加工工藝成功制備了4×4聚合物光開關(guān)陣列。通過測(cè)試,開關(guān)陣列的最大功耗為26.6mW,串?dāng)_為-11.4dB,能基本實(shí)現(xiàn)4×4的開關(guān)陣列功能。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.1
【部分圖文】：

圖 1.1 OADM 結(jié)構(gòu)示意圖插/分復(fù)用器（OADM）。作為全光網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備之一，OADM 能夠?qū)崿F(xiàn)波長(zhǎng)在光路上的自由上下，即從線路傳輸光信號(hào)中將特定波長(zhǎng)通道分出叉連接、復(fù)用），使光網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)配置能力極大的增強(qiáng)。OADM 通常用

圖 1.2 OXC 結(jié)構(gòu)示意圖保護(hù)。對(duì)于全光網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障后，可以利用光開號(hào)從原路切換到合適的光路由上從而避開故障，實(shí)現(xiàn)對(duì)光簡(jiǎn)單的 1×2 光開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。

TIR型光開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

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本文編號(hào)：2817419