【摘 要】
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随着超级计算机和数据中心的发展,其对处理速度和传输容量的要求越来越高,传统的电互连技术难以突破传输带宽、互连密度及功耗方面的瓶颈。光互连技术因为具有高带宽、低延迟、低功耗、低传输损耗和抗电磁干扰等优势,能很好的满足超级计算机和数据中心的需求,正逐渐取代电互连向板级甚至芯片级互连方向发展。聚合物作为制备光波导的一种材料,具有成本低、集成密度高、与传统印刷电路板（Printed Circuit Boa
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随着超级计算机和数据中心的发展,其对处理速度和传输容量的要求越来越高,传统的电互连技术难以突破传输带宽、互连密度及功耗方面的瓶颈。光互连技术因为具有高带宽、低延迟、低功耗、低传输损耗和抗电磁干扰等优势,能很好的满足超级计算机和数据中心的需求,正逐渐取代电互连向板级甚至芯片级互连方向发展。聚合物作为制备光波导的一种材料,具有成本低、集成密度高、与传统印刷电路板（Printed Circuit Board,PCB）兼容等优势,通过采用3D直写的方法,可以实现具有大尺寸和复杂3维结构的光波导制备。3D直写技术是一种新型的制备聚合物光波导的方法,与传统光刻工艺相比具有优良的性能与灵活性。通过控制3维机械臂,可以实现3维空间中多种波导的制备,不受传统制备条件限制。相较于传统的制备方法,采用3D直写工艺可以较容易地制备形状为圆形甚至是具有渐变折射率分布的波导芯,因此能更好地与光纤模式适配,同时也能够有效降低因侧壁粗糙引起的损耗。本文通过使用3D直写工艺,制备出了面向光背板应用的大尺寸多模聚合物光波导,制备的波导芯尺寸为50μm,波导芯间距为250μm,总体尺寸为16 cm?20 cm。制备了3组18条波导,每组6条波导,其中最长的波导为27 cm。测试得到的波导损耗约为0.09 d B/cm,串扰小于43 d B,水平方向和垂直方向上的3 d B错位容限均大于±20μm。对波导的传输性能进行了评估,测试了光波导在25 Gb/s和32 Gb/s NRZ信号传输的眼图,证明其在高速率下有着很好的性能。同时通过对比仿真结果和实验所测的数据,实验结果和仿真结果具有良好的一致性。聚合物材料具有很强的柔韧性,受到外力会发生形变,因此采用3D直写方法制备了基于聚合物波导的定向耦合器,在波导上施加压力后,改变了光波导的耦合系数,利用光功率的相互变化测量出压力的数值,并且完成了实验结果与仿真结果的对应。最终实验通过使用电容式贴片进行压力的校准,测得所制备的光波导对应的压力值,通过计算其灵敏度为:1.46 MPa-1。试验结果与仿真计算结果具有很好的拟合度。
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