李蕾[1]2008年在《聚合物阵列波导光栅的设计与制备测试》文中提出本论文主要介绍了波分复用技术的发展、种类和各自的优点。并对几种商用的波分复用技术,在器件性能和成本价格做了对比。对于阵列波导光栅波分复用器(AWG)的发展,特别是聚合物材料制备的阵列波导光栅(AWG)复用器研究进展做了简要介绍。本论文重点阐述了阵列波导光栅(AWG)器件的基本原理,主要性能参数、应用方面和对于制备器件选用的材料范围。借助计算机辅助软件分析设计并优化了器件各个主要参数,并模拟了9通道和33通道的聚合物阵列波导光栅。并在寻常型的AWG器件的基础上分析了锥形波导在器件各个关键部位给光谱响应带来的影响:在输入/输出阵列波导的端口会减少光纤与器件的耦合损耗;在输入/输出波导与平板波导的耦合部分,会使光谱响应响应变宽;在阵列波导与平板波导波导的耦合部分,会使光谱响应能量损耗变小。最后,研究了两种聚合物制备阵列波导光栅,系统介绍了材料性能、工艺条件。并且对于制备出来的两种聚合物阵列波导光栅复用器件进行了测试。
谭震宇[2]2012年在《650nm聚合物阵列波导光栅波分复用器的基础研究》文中研究表明650nm聚合物阵列波导光栅波分复用器的基础研究在光纤入户的推进过程中,工作在650nm波段的塑料光纤传输系统是很有竞争力的解决方案之一。此外,在工业控制领域中的飞机、舰艇等短距离通信环境中,650nm的塑料光纤传输系统亦很有优势。与石英光纤相比,塑料光纤具有制造简单、价格低廉、重量轻、连接方便和力学性能良好等优点,已逐步成为国内外研究的热点。而该波段的平面光波导(PLC)器件国内外鲜有报道,大部分对于波导器件的研究集中在1550nm红外波段。本文提出并设计和制备了650nm波段的阵列波导光栅(AWG)波分复用器,搭建了该波段的波导器件测试系统,测得了器件的近场输出。所完成的主要工作如下：(1)提出并设计了650nm波段的AWG器件。设计了该波段的单模波导,计算优化了AWG的主要参数,给出了中心波长为650nm的16信道AWG版图,并进行了理论模拟。(2)制备了650nm波段的AWG原型器件。采用PMMA材料,经过对工艺流程的合理选取和反复优化,制备出650nm波段的直波导、弯波导以及AWG器件,测得了器件在650nm波长下的近场输出。(3)设计了一套简单实用的650nm波段波导测试系统。这套测试系统放大倍数可调,适用于多种无源和有源波导器件的性能测试。(4)对该波段的光开关、延迟线进行了制备及测试。上述工作充分考虑了器件的实用性。在器件设计中,采用了通用的商业软件；在器件制备中,采用与塑料光纤相同的材料体系-PMMA,采用与集成电路工艺类似的工艺流程。这些经验和技术为进一步研制该波段的各类型波导器件奠定了基础。
陈长鸣[3]2007年在《紫外固化型聚合物阵列波导光栅（AWG）器件的研制》文中研究指明本论文简要介绍了光纤通信技术和波分复用技术的发展,对聚合物AWG器件的研究进展做了概括介绍,详细讨论了聚合物AWG波分复用器的工作原理,利用计算机软件对已有版图设计参数进行仿真模拟分析,并介绍了AWG器件在波分复用系统中的主要应用。为了进一步优化AWG器件的性能参数,简化制备工艺,本论文我们引入紫外固化材料SU-8形成光波导,制备了SiO_2为衬底的聚合物AWG器件、Si基聚合物AWG器件,并对材料性质及表征、波导形貌特性、工艺制作、波导传输损耗、器件性能测试、芯片端面抛光、光场传播仿真模拟等进行了细致研究。由于这种技术具有简单、快速、可控的优点,使利用紫外固化型有机聚合物材料制备光波导的技术成为提升器件成品率及未来产品的性能价格比,增强市场竞争力的关键所在。
王菲[4]2005年在《硅基聚合物阵列波导光栅波分复用器的研制》文中研究表明本论文分别使用甲基丙稀酸甲酯-甲基丙稀酸环氧丙酯共聚物(PMMA-GMA)、氟化聚醚醚酮(FPEEK)和高含氟量聚芳醚(FPE)叁种氟含量不同的聚合物材料在国内首次成功研制出32 通道硅基聚合物阵列波导光栅(AWG)波分复用/解复用器件。论文中简要介绍了光纤通信技术和波分复用技术的发展,对聚合物光波导材料和硅基聚合物AWG 器件的研究进展做了概括介绍。详细讨论了聚合物AWG 波分复用器的工作原理,分析了AWG 波分复用器的各项性能指标,并介绍了AWG 器件在波分复用系统中的主要应用。对叁种聚合物材料的合成、AWG 参数优化、结构和版图设计、工艺制作、器件性能测试、芯片端面抛光和耦合封装等方面均进行了详细的研究。所完成的主要创新性的工作如下:(1) 使用我们自行合成的氟化PEEK 聚合物材料在国内首次成功制作出32通道硅基氟化聚合物AWG 波分复用器。这种氟化PEEK 聚合物波导的传输损耗为0.81 dB/cm,制作的AWG 器件波长间隔为0.8 nm,插入损耗在12.8~17.8 dB之间,串扰小于-20 dB。(2) 使用高含氟量FPE 聚合物材料在国内首次制作出波长间隔0.8 nm,插入损耗10.3~15.3 dB,串扰小于-20 dB 的聚合物AWG 器件,该器件的性能指标在国内处于领先地位,器件的插入损耗已接近国际先进水平。(3) 探索了一种基于光刻胶结合铝掩模技术的聚合物光波导器件的制作工艺,针对在工艺过程中产生的波导侧壁粗糙的问题,首次提出一种“回溶”技术来降低由此引起的散射损耗。实验表明这种方法使氟化PEEK 聚合物波导表面粗糙度由41.307 nm 降低到24.564 nm,散射损耗降低了5 dB。这项技术为研制低损耗的聚合物波导器件提供了有效途径。(4) 自行设计了一套使用简单方便的光波导器件耦合测试系统。这套测试系统与国外生产的测试系统相比主要优势在于价格低了近十倍,并且放大倍数较大且可调。这套测试系统适用于多种光无源和有源器件的性能测试,具有很高的实用价值。(5) 选用载玻片作为保护层材料,详细研究了硅基聚合物AWG 芯片的端面抛光问题,实验表明抛光可以使AWG 芯片的端面耦合损耗降低1.7 dB。抛光问题的有效解决,可大大推动我们自行研制实用化AWG 器件的进程。(6) 自行设计了一套Peltier 型温度控制系统,可将器件的工作温度控制在-20℃至100℃。对研制成功的氟化PEEK 聚合物AWG 芯片用尾纤进行了单通道的耦合封装,详细研究了封装中关键性的技术问题,并测试了封装后的AWG 器件的温度和偏振特性。这些经验和技术对其它无源和有源器件的封装起到了指导性的作用,为AWG 器件的实用化和集成化奠定了基础。硅基聚合物AWG 波分复用/解复用器的成功研制为其它聚合物有源/无源器件的研究奠定了基础,可大大推进国内有机光波导器件的发展。
郭爱煌, 李娜, 傅君眉[5]2002年在《基于阵列波导光栅波分复用器的光交叉连接技术》文中研究说明分析了基于阵列波导光栅波分复用器的复用、解复用、波长路由功能的空间交换和波长交换光交叉连接节点的结构及其特点;由阵列波导光栅波分复用器输入与输出的矩阵变换关系,确定了空间交换和波长交换光交叉连接节点的波长路由关系,为实现节点波长传输路由的监控和管理提供了有效途径。
郭爱煌, 傅君眉[6]2002年在《N×NAWG波分复用/解复用器波长传输的矩阵分析》文中进行了进一步梳理应用矩阵变换的方法 ,分析了 N× N阵列波导光栅 ( AWG)波分复用 /解复用器的复用、解复用、波长路由和分插复用等基本功能的信号输入与输出的波长传输关系 ;提出了 N个不同波长同时传输 N 2路信号时 ,确定每路信号的准确输出位置的方法 .波长传输关系的分析对应用 AWG波分复用器实现复杂的光通信网络路由的连接有很重要的作用
郑菊[7]2004年在《阵列波导光栅波分复用器的理论设计和性能分析》文中认为随着通信技术及其业务日新月异的飞速发展，大容量光纤通信系统已具有越来越广泛的引用前景。迄今已获得的光纤最大传输容量只相当于其潜在容量的 0.24%。随着通信系统和网络带宽和容量的迅猛增长，迫切要求在原有光纤网的基础上进行改造扩容。目前有叁种扩容方式：空分复用（SDM） 时分复用（TDM）、波分复用（WDM）。其中波分复用尤其是密集波分复用（DWDM）技术可利用已铺设的光纤，使单根光纤的传输容量在高速率 TDM 的基础上成 N 倍的增加，能很好的挖掘光纤的传输能力。因此，它是近年来世界各国的研发热点之一。波分复用器件是波分复用系统的关键部分，可分为干涉滤光器型、光栅型和集成光波导型。集成光波导型波分复用器中最主要的是阵列波导光栅（AWG）型波分复用器。它具有波长间隔小、波通道数多、通带平坦等优点，非常适合 DWDM系统。对它的研究和应用正在同时进行，基于 AWG 器件在 WDM 技术中有重要的应用前景，其研究与开发工作最近几年得到了很快的发展。由于AWG 器件具有较好的稳定性和较低的损耗，已成为 WDM 系统中最有前途的复用/解复用光器件。 AWG 的概念首先是荷兰 Delft 大学的 Smit 在 1988 年提出的。其重要的应用价值引起了 NTT 公司和 Bell 实验室等的关注，研究人员在 Si 和InP 材料上研制了不同指标的 AWG 器件样品并开始应用于系统。 以 AWG 为基本结构的波长复用/解复用器是管通信网络中的关键器件。这一器件由阵列波导光栅，输入/输出波导和聚焦平板波导组成。阵列波导光栅连接两个平板波导，并由规则排列的波导构成，相邻波导的长度相差一个常数。波导长度差造成依赖于波长的波前倾斜，因此光在输出平板波导中的衍射分布依赖于光的波长或频率，阵列波导光栅的作用类似于衍射光栅。关键是阵列波导光栅工作在高衍射级数下，尽管器件尺寸在厘米量级却可以达到纳米或亚纳米量级的波长分辨率。 相对于其他复用/解复用器，AWG 具有以下优势：波长间隔小、信道数多、输出平坦、串扰低、信号畸变小、误码率低、结构紧凑、利于集成、插入损耗小、通道间串扰低、可靠性高、器件尺寸小、易实现单片集成等。 AWG 理论已较成熟，目前的发展方向是在改善其性能的基础上扩大其应用范围。除了复用和解复用的功能外，AWG 还可以和其它器件构成波长路由器，光分插复用器，多波长光源，多波长接收器、光交叉连接、波长监测、光谱分析仪等。AWG 在光纤通信中的应用日益突出。 目前，国际上已做出 400 信道、波长间隔 0.8 nm、串扰低于?30 dB、温度依赖性在 0～85°C 范围内波长漂移小于 0.06 nm 的实用化硅基 SiO2 I
于硕[8]2004年在《9通道Polymer/Si AWG波分复用器研究》文中研究指明随着微电子技术、光电子技术、计算机技术和通信技术的迅速发展，人类社会正逐步进入信息时代。由于信息量的迅速增长使得通信系统持续不断地朝向高速度、大容量和低成本方向发展，一些传统的通信技术和器件将越来越不能满足这一发展的要求。因此迫切地要求在原有光纤网的基础上进行改造扩容。波分复用是扩容的很好方式，是近年来世界各国的研发热点。阵列波导光栅(AWG)不仅可以用作波分复用、解复用、波长路由及波长监测，而且具有波长间隔小、通道数多、结构紧凑、利于集成等优点，是光分插复用器(OADM)和光交叉互连器(OXC)等光纤网络中功能模块的重要组成部分，因而倍受重视。然而目前商用的AWG还比较昂贵，这限制了AWG的广泛运用和进一步发展。聚合物AWG器件因其具有低成本、工艺简单、折射率调整容易、低损耗、透明性好以及偏振不灵敏等优点，使其在与无机AWG的竞争中处于有利地位，成为近年来一个新的研究热点。本论文主要对聚合物AWG器件进行了系统的研究，对器件的特性、工作原理及制作工艺进行了详细的讨论，对重要参数进行详尽的推导，整理出有关于阵列波导光栅的波导设计的具体方法并加以应用，并初步完成了相应的器件制作。本论文的主要工作包括以下一些内容：对阵列波导光栅（AWG）的研究历史与现状进行了回顾，对无机AWG和有机AWG的特点进行了对比，指出有机AWG器件将有更好的性能价格比，说明开展聚合物AWG研究的必要性。对聚合物AWG波分复用器的工作原理、结构设计、参数优化及器件应用进行了详细的讨论，论述了阵列波导光栅的基本原理，从光学原理出发详尽的推导了阵列波导光栅的光栅方程及其它重要参量。接着，对AWG的参量给出数值解。最后，设计出了中心波长为1.550微米，波长间隔为1.6纳米的9通道的Polymer/Si AWG的结构并设计了版
唐海侠[9]2004年在《紫外诱导折变AWG材料基础研究》文中研究指明随着全球通信业务量的飞速增长，光通信系统和网络对带宽和容量的需求也不断提高，波分复用技术可以实现大容量和多功能，因此在网络业务应用方面具有巨大的潜力，成为光纤通信领域的首选技术。列阵波导光栅因传输损耗小、波长分辨率高、易与光纤耦合等优点而被认为是最有发展前途的一种新型器件。它是由一系列输入输出波导、列阵波导和两个块波导组成的，列阵波导中相邻波导间的长度差为常数值，可以起到光栅的作用，从而完成不同波长光的复用和解复用功能。 本论文首先介绍了列阵波导光栅波分复用器的研究进展及其在光通信领域的应用，如光分束器／路由器、波长选择开关、光上路／下路复用器和多频激光器等，这充分展示出列阵波导光栅的发展前途无可限量。 然后介绍了列阵波导光栅基本结构和基本功能，并从理论上简要推导了列阵波导光栅的光波导原理，阐述了目前 ＡＷＧ 的相位误差补偿、温度误差补偿和波长响应平坦化以及双折射控制的常用方法。 硅基二氧化硅平面波导技术是 ９０ 年代发展起来的，在国外已经比较成熟，在国内也逐渐成为人们研究的热点。由于硅加工工艺非常成熟、便于光电子器件的大规模集成，并且由于常用光纤导波材料 ＳｉＯ２ 便于在硅基底上制作，因此，硅基二氧化硅光波导备受人们关注。硅基二氧化硅薄膜材料的制备一直是硅基 ＡＷＧ 器件制作的重点和难点之一。 本论文采用火焰水解法制备二氧化硅薄膜以及掺杂二氧化锗的二氧化硅波导材料，该方法具有成膜速度快、设备简单、易于操作等优点而被广泛采用。用这种方法我们已经成功地制备出了均匀性好、损耗低的二氧化硅和掺杂二氧化锗的二氧化硅薄膜材料，并利用高温电阻炉和真空炉分别对已经 63
张国伟[10]2005年在《聚合物阵列波导光栅波分复用器的研制》文中提出波分复用技术是光纤通信发展重要的技术之一,该技术已经被证明是解决宽带、大容量光纤网络通信的一种有效方法。密集型波分复用技术的关键器件之一是阵列波导光栅(AWG),它具有波长问隔小、信道数多、低串扰等特点,而且利于集成:与无机阵列波导光栅相比较,硅基聚合物阵列波导光栅制作材料便宜,工艺过程简单,具有一定的市场前景。本论文采用旋转甩涂法,真空蒸镀技术,紫外曝光技术以及反应离子刻蚀技术研制了32×32硅基聚合物阵列波导光栅波分复用器,其中心波长为1.550918μm,波长间隔为0.8 nm。针对硅基聚合阵列波导光栅波分复用器研制的关键技术和性能测试,所做的工作如下:(1)采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料,对器件的制作工艺进行了反复摸索。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,研究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波分复用器的过程,在采用金属铝作为掩膜时,铝膜的厚度对聚合物波导的制作效果有很大影响,实验结果表明,铝膜作为掩膜的最佳厚度在100nm生右。测试给出了使用和没有使用双掩膜技术的对比结果,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。(2)采用聚醚醚酮(PEEK)制作了32通道的AWG波分复用器。采用蒸汽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。原子力显微镜测试结果表明,蒸汽回溶技术使样本波导表面的均方根粗糙度从41.307nm降低到24.564m。(3)搭建了AWG器件性能参数的测试系统。对制作的聚合物AWG波分复用器器件进行了测试,得到了32个输出波长及其光强分布曲线图。
参考文献：
[1]. 聚合物阵列波导光栅的设计与制备测试[D]. 李蕾. 吉林大学. 2008
[2]. 650nm聚合物阵列波导光栅波分复用器的基础研究[D]. 谭震宇. 吉林大学. 2012
[3]. 紫外固化型聚合物阵列波导光栅（AWG）器件的研制[D]. 陈长鸣. 吉林大学. 2007
[4]. 硅基聚合物阵列波导光栅波分复用器的研制[D]. 王菲. 吉林大学. 2005
[5]. 基于阵列波导光栅波分复用器的光交叉连接技术[J]. 郭爱煌, 李娜, 傅君眉. 飞通光电子技术. 2002
[6]. N×NAWG波分复用/解复用器波长传输的矩阵分析[J]. 郭爱煌, 傅君眉. 光通信研究. 2002
[7]. 阵列波导光栅波分复用器的理论设计和性能分析[D]. 郑菊. 吉林大学. 2004
[8]. 9通道Polymer/Si AWG波分复用器研究[D]. 于硕. 吉林大学. 2004
[9]. 紫外诱导折变AWG材料基础研究[D]. 唐海侠. 吉林大学. 2004
[10]. 聚合物阵列波导光栅波分复用器的研制[D]. 张国伟. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2005
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