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可变光衰减器(Variable Optical Attenuator,VOA)可以根据用户的要求预期地降低光信号的能量,因此在光器件的性能检测及光通信系统,尤其是密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing,DWDM)光通信系统等领域具有重要作用。在光通信系统中,VOA不仅能精确地控制光信号的功率,为全部通信波长提供稳定的衰减量,实现信道的功率均衡,而且能检测传输系统的动态范围,补偿光传输过程中的功率波动。根据其制作技术VOA分为传统机械型、液晶型、微电机型和平面光波导型等。其中基于平面光波导技术的VOA通常利用热光效应来实现,并具有体积小、性能稳定及易于集成等优点,是近年来研究的重点。平面光波导型VOA可以利用无机材料如硅,氮氧化硅(Silicon Oxynitride,Si ON)及有机聚合物材料来制作,其中利用硅或SiON等无机材料制作的VOA具有光学性能优异,稳定性好的优点,但功耗通常较大;利用有机聚合物光波导材料制作VOA具有功耗小、成本低等优点,但其光学性能及稳定性相对较差、易老化。本论文正是针对以上问题,并考虑到SiON材料光学性能优良且具有正的热光系数,而聚合物具有较大的负的热光系数等特点,提出了一种SiON/聚合物混合集成的VOA,论文的主要工作内容及成果如下:1.平面光波导型VOA的参数设计及仿真模拟首先对平面光波导型VOA的实现方式进行了研究,最终选定S型弯曲波导结构;其次,根据选定的SiON与聚合物材料,利用有效折射率方法、马卡梯里方法对构成可VOA的单模矩形光波导进行了分析设计;进一步地,结合弯曲波导损耗理论对VOA的弯曲波导损耗进行了分析,从而得到器件的几何结构参数;接下来,利用热仿真软件对加热电极的功耗进行分析从而完成电极的设计;最后利用BPM对器件的整体性能进行了模拟分析,结果表明,对于1550 nm的工作波长,VOA实现50 dB的衰减,仅需要4.0 mW的功率。2.平面光波导型VOA的工艺制作研究根据以上设计的参数,及选定的材料的性质,对器件的工艺流程进行了设计,在此基础上设计并外协加工制作了器件的光刻掩膜板;对器件的制作工艺如光刻、磁控溅射、感应耦合离子刻蚀等进行了研究,通过多次的实验,优化了工艺参数;最后根据优化的参数,成功制作了相应的器件。3.平面光波导型VOA的测试及优化首先搭建了测试平台,对器件的光学性能如单模特性,插入损耗等进行了测试,测量得到的最低插入损耗为5.4 dB;其次利用背加热改变环境温度的方式对器件进行了测试,结果表明器件可实现0~40 dB的衰减范围,相应的最大温度变化为70.4°C;之后,进一步通过改变VOA电极上所施加的功率对器件进行了测试,结果表明器件可以实现0~50 dB的衰减范围,所需最大功耗为328 m W,器件实现27 dB的衰减需要功耗为83 mW;最后,分析讨论了功耗较大的原因及降低功耗的方案。