650 nm聚合物阵列波导光栅波分复用器设计

选择在可见光波段具有较低吸收损耗的聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环氧丙酯 共聚物作为波导包层材料,使用双酚A型环氧树脂作为折射率调节剂,根据材料的折射率设计了单模波导截面尺寸;然后,采用束传播法优化设计出16信道阵列波导光栅(AWG)器件的版图结构。利用Optiwave软件模拟了AWG器件的光传输特性,结果显示,器件的信道间隔为0.845 01 nm,插入损耗小于14 dB,串扰小于-25 dB。     

聚合物阵列波导光栅复用器关键技术的研究

介绍了阵列波导光栅(AWG)复用器的工作原理;运用光栅衍射理论和马卡提里近似法,对中心波长为1.55 μm,波长间隔为1.6 nm的聚合物AWG进行参量设计,通过数值模拟验证了设计的正确性.用甲基丙烯酸甲酯类聚合物对AWG的制备工艺进行了研究,用铝作掩模制作了聚合物光波导,测试结果表明在1.55 μm处波导实现单模传输.     

波导弯曲半径与弯曲损耗的关系

介绍了分析波导弯曲损耗的保形变换法和归一化方法以及由此得到的波导弯曲半径与弯曲损耗的关系式.建立了弯曲损耗经验公式,由该公式得出了四种常用材料的波导弯曲半径与弯曲损耗的曲线,并将已报道的相应材料制作的AWG中的最小弯曲半径及其对应的损耗实验数据与这些曲线上的相应数值进行了比较,结果表明,弯曲损耗经验公式在确定AWG中的最小弯曲半径时,有一定的参考价值.     

阵列波导光栅线性系统理论分析及优化设计

运用线性系统理论分析了阵列波导光栅的模场特性 ,导出器件传输的数学模型即光栅方程。提出了设计阵列波导光栅阵列波导数M的新方法 ,该方法综合考虑了降低器件串扰以及收集发散光场的能力 ,与文献 [1 ]的方法相比简单且准确。分析了造成器件衍射损耗的原因 ,提出了降低器件衍射损耗的方法。给出了 8× 0 .8nm ,中心波长为 1 550nm的阵列波导光栅波分复用器的设计实例 ,并进行了数值模拟计算验证了文中所提方法的准确性。     

硅基聚合物AWG波分复用器研究

报道利用甲基丙稀酸甲酯-甲基丙稀酸缩水甘油酯共聚物研制AWG波分复用器，对其原理、设计及制作工艺进行了研究。设计出AWG版图，利用铝掩模技术及反应离子刻蚀工艺完成了聚合物AWG制作。实验结果证明，制备的波导实现了单模传输。     

低热应力热稳定曲线型阵列波导光栅复用器

相对方形阵列波导光栅波分复用器芯片而言,采用曲线切割的复用器芯片可以成倍地增加单个晶圆上的复用器产出率,但是曲线切割复用器的中心波长更加容易受到热应力的影响,该热应力是由于封装盒与耦合到复用器芯片上的带状光纤之间的线膨胀系数差异所引起的.本文实验分析了封装热应力对复用器中心波长的影响,结果表明,封装热应力与复用器中心波长之间的变化成线性关系.即使采用比较软的硅橡胶将复用器上的带状光纤固定到封装盒上,对于热稳定封装的曲线复用器而言,当环境温度在-20~65℃之间变化时,其中心波长也会有46 pm的变化.通过在热稳定复用器封装用的加热片上贴一片高硼硅玻璃,同时将带状光纤用硅橡胶固定到高硼硅玻璃上的方法,既保证了带状光纤相对封装盒固定,又减小了它们之间线膨胀系数不一致导致的热应力.实验结果表明,在-20到65 ℃温度范围内,这种复用器模块的中心波长高低温变化典型值小于5 pm,而且光纤所受的应力典型值小于0.029 MPa.     

单模光纤弯曲损耗的测量与分析

从理论和实验两方面讨论了弯曲半径及工作波长对单模光纤弯曲损耗的影响，测量了1310nm和1550nm波长光作用下，弯曲损耗随弯曲半径的变化关系。结果表明：随着弯曲半径的增大，弯曲损耗系数呈下降趋势，并且伴有振荡现象出现；而且，在弯曲半径较大时，弯曲损耗变化平缓，1550nm波长较1310nm波长明显更易产生弯曲损耗，而小弯曲半径对应的弯曲损耗振荡剧烈，此时两种光波长对弯曲损耗的敏感程度交替变大。     

低热应力热稳定曲线型阵列波导光栅复用器

相对方形阵列波导光栅波分复用器芯片而言,采用曲线切割的复用器芯片可以成倍地增加单个晶圆上的复用器产出率,但是曲线切割复用器的中心波长更加容易受到热应力的影响,该热应力是由于封装盒与耦合到复用器芯片上的带状光纤之间的线膨胀系数差异所引起的.本文实验分析了封装热应力对复用器中心波长的影响,结果表明,封装热应力与复用器中心波...     

聚合物阵列波导光栅的制作技术

研究了聚合物阵列波导光栅AWG制作的几个关键技术.首先,为了克服反应离子刻蚀过程中单独使用光刻胶作掩膜而导致的光波导形状和尺寸偏离设计的缺点,采用了光刻胶与金属掩膜相结合的双掩膜技术进行器件制作.详细介绍了双掩膜技术制备聚合物AWG的过程,并得出铝膜作为掩膜的最佳厚度为100nm左右.测试给出了使用和没有使用双掩膜的对比结果,该结果表明使用双掩膜技术制作的波导质量明显好于单独使用光刻胶作掩膜制作的结果.其次,采用蒸气回溶技术来减小反应离子刻蚀产生的波导表面和侧壁的起伏,从而降低了波导的散射损耗.结果表明,蒸气回溶技术使所制作的波导表面的均方根粗糙度从41.307nm降低到24.564nm.     

阵列波导光栅复用/解复用器焦场的数值分析

本文利用标量波动衍射理论分析了AWG系统焦场分布,数值计算了阵列波导光栅系统的焦场分布,此方法简便,对器件的优化设计有一定的指导意义.     

单侧耦合16通道100GHz硅基二氧化硅阵列波导光栅的研制

介绍了一种新型单侧耦合16通道、100GHz通道间隔的硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG)。通过增加一个Y分支波导结构,将AWG的输入、输出波导等间距整齐排列,仅用一个光纤阵列(FA)就可以对AWG器件进行耦合封装。这种AWG的结构设计可有效地减小器件尺寸和增加波导结构的弯曲半径,可减少器件的抛光和耦合时间,可降低器件的成本。     

阵列波导光栅解复用器输入/输出波导结构串扰的数值分析

本论文采用Marcatili方法分析矩形波导的模场特性,在此基础上计算了AWG波分复用/解复用器串扰与输入/输出波导间隙参数(dr/w),波导结构参数V的变化关系.计算了串扰值一定时,选取V参数与dr/w的关系曲线.分析了在不同折射率差波导中,串扰与偏振的相关性,为器件的整体优化设计提供了参考数据.     

基于SU-8聚合物的越级衍射型单纤三向波分复用器

介绍了基于阵列波导光栅(AWG)的单纤三向波分复用器的设计、仿真、制作与测试。利用阵列波导光栅的频谱周期性,采用越级衍射方法可在无需改变AWG布局,无需额外元件的情况下覆盖三向波分复用器的整个工作波段(1310~1550nm)。器件的芯层采用较高折射率的SU-8聚合物,下包层是二氧化硅,并用空气作为覆盖层,制作流程简单,只需要紫外光刻,成本低。仿真结果显示三个工作通道3dB带宽都大于11nm,偏振波长漂移不超过0.65nm。器件测试结果验证了越级衍射设计的正确性,在TM偏振态下的第二和第三波长通道的额外损耗是3dB左右,第一波长通道的额外损耗是7dB左右,串扰在-15dB左右。整个器件大小仅1.3mm×0.402mm。     

低偏振相关损耗全息光栅波分复用器的设计

对基于掺杂铌酸锂材料的体光栅波分复用器主要结构和光栅记录参量提出了一种优化设计方法.采用严格耦合波理论,对两种偏振不同入射角和不同记录晶体厚度下的器件关键性能参量,如插入损耗和偏振相关损耗等进行了优化.数值结果证明采用优化设计的晶体厚度和光栅记录时的入射角,在获得相当低的偏振相关损耗的同时,也能够获得较低的插入损耗,实现了综合性能优化的波分复用器设计.实验结果证明用优化设计的参量能有效降低波分复用器件的插入损耗和偏振相关损耗.     

16×0.8nmSi基SiO2阵列波导光栅设计、制备及测试

叙述了一个完整的16通道硅基二氧化硅阵列波导光栅(AWG)的设计、制备及测试过程。通道间隔为0.8nm(100GHz),解复用器的插入损耗为16.8dB,其中材料损耗为11.95dB,相邻通道串扰小于-17dB,通道插损非均匀性小于2.2dB。     

用Stigmatic Points法设计高性能80通道阵列波导光栅器件

采用Stigmatic Points方法改进传统的罗兰圆结构设计方法,给出一个实用化、高性能80通道阵列波导光栅器件设计方案.对采用这两种设计方法得到的器件性能结果进行了比较分析,指出了传统设计方法在设计大通道数阵列波导光栅器件中存在的问题以及Stigmatic Points方法对器件性能的改进.     

阵列波导光栅解调的准分布式光纤光栅传感器

从理论上和实验上研究了一种操作简单、响应速度快,价格低廉和高分辨率的基于阵列波导光栅(AWG)的准分布式光纤布拉格光栅(FBG)传感器.该传感系统采用了阵列波导光栅双通道强度解调技术对光纤光栅的布拉格波长和温度进行精确的解调.实验结果表明,该系统对宽带宽光纤光栅的布拉格波长和温度解调均具有高线性度,考虑系统稳定性及光纤布拉格光栅之间的串扰影响,波长测量精度仍可达2 pm,温度测量精度优于0.2℃.     

8-信道MMI阵列波导光栅复用/解复用器的研制

本文首先详细分析了基于自镜象效应的MMIDMUX器件的基本工作原理,在此基础上,在GaAs/GaAlAs系材料上完成了对8信道MMIDMUX的具体设计.该器件的输入、输出单模波导和SIE多模波导采用离散谱折射率法进行优化设计,最后获得了当输入、输出单模波导宽度为3μm、SIE多模波导宽度和长度分别为40μm和1731.45μm时,该器件对8信道波长的隔离度为～26dB,理论传输损耗为～0.24dB.     

基于绝缘体上的硅材料的全内反射型阵列波导光栅器件的设计

设计了一种基于绝缘体上的硅材料的全内反射型阵列波导光栅解复用器年。将一全内反射波导镜引入原弯曲的波导列阵中，该波导镜具有偏振补偿的功能和缩小器件尺寸的特点。在器年数值模拟的基础上，制作了原理性器件，并获得了初步的实验结果。     

阵列波导光栅设计原及优化

本文从波导光学和衍射光学理论出发，推导出阵列波导光栅（Arrayed-Waveguide Gratings）型波分复用器的重要结构参量；针对其性能参量，提出了一些优化设计方法。