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光开关是全光网络中的关键器件之一,用来实现全光层的路由选择,波长选择,光交叉连接等功能。与无机波导光开关相比,聚合物波导光开关成本低廉,具有一定的市场前景。三维垂直耦合型结构的波导光开关可拓展光波导回路的功能并提高现器件的集成度。
本论文对垂直耦合聚合物波导光开关器件的机理进行了研究,设计并完成了器件的制作及相关测试工作,主要工作如下:
(1)利用光束传播法分析并设计了2×2垂直耦合聚合物波导光开关,在确定了聚合物材料组合的基础上对性能参数进行优化,从器件制作的精度和实际要求出发,得到一组优化参数值。优化结果表明:这种光开关的消光比最高为32dB,在C波段,光开关的消光比与波长的相关性小。
(2)设计了器件制作工艺流程,采用标准光刻工艺完成了器件的制作。实验结果表明:采用聚合物SU-82005制作光开关的波导芯层,省去了传统聚合物波导制备工艺中诱导耦合等离子刻蚀和掩膜等步骤,有效简化了制作工艺。通过控制工艺参数获得了比较满意的波导结构。
(3)测试了所制作的聚合物波导及光开关器件。测试结果表明:所制作的SU-82005聚合物波导的形貌良好,波导的侧壁陡直度高,波导尺寸的测量值与设计值相符合,波导的传输损耗较低,适合聚合物波导光开关器件制作。