随着光网络与光通信技术的不断发展,集成光学器件的应用已经越来越广泛。由于玻璃具有极低的光损耗和易于加工等特性,使玻璃基板上集成光波导得以实现。利用离子交换法研制出的玻璃无源波导器件具有工艺简单、成本低廉、制作方法灵活、折射率与光纤匹配等特点,同时兼有便于集成的优良特性,因此离子交换法制作的玻璃波导越来越引起人们的关注。 本文首先介绍了玻璃集成光学器件的应用、制作技术以及离子交换玻璃波导的研究现状和无源光功分器的发展概况。 然后针对离子交换玻璃波导及相关工艺的特点展开研究,对波导损耗来源、降低损耗的途径、离子交换原理、熔盐的选择,实验设备及反应过程等问题进行讨论,得出相关的实验控制参数。 在此研究的基础上,设计了适于级联的Y分支波导结构,我们用该结构设计并优化了1×4分束器,由模拟结果可知,在输入光波长分别为1.3μm、1.55μm时,器件均匀度可以分别达到0.0191dB和0.0214dB,可见该结构在滤除因输入光场不对称而产生的高阶模、减弱辐射场与基模的干涉作用中是非常有效的,可以显著改善器件输出的均匀性。 在接下来的工作中,我们又设计了改进型多分支光功分器(1×4,1×8,1×16,1×32),旨在保证基本性能的基础上,提高器件的集成度。并通过离子交换工艺制作出实际波导,经通光以及损耗、均匀性等参数测试,其中1×8功分器测得的最大插入损耗为11.137dB,均匀性优于0.401dB。证实了该结构以及离子交换参数设置的合理性。