玻璃基光功分器的研制.pdf

1、光功分器在光通信系統(tǒng)、光纖用戶網(wǎng)、光無(wú)源網(wǎng)絡(luò)(PON)、光纖CATV、光局域網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)中被廣泛的應(yīng)用。它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行分路或合路的功能。本文對(duì)如何采用離子交換技術(shù)在玻璃材料上制作集成光波導(dǎo)功分器產(chǎn)品展開了研究。玻璃基光功分器具有插入損耗低、均勻性好、工作帶寬寬、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 離子交換工藝要求玻璃材料必須滿足下面幾個(gè)條件：足夠的離子交換折射率增量，也就是玻璃中含有足夠的可交換堿金屬；可形成光學(xué)級(jí)平板；銀離

2、子在玻璃材料中應(yīng)穩(wěn)定；化學(xué)穩(wěn)定性高；折射率應(yīng)和光纖的折射率接近。經(jīng)過大量的分析比較，本文專門設(shè)計(jì)了一種適合于離子交換工藝的玻璃材料。 利用電場(chǎng)輔助掩埋工藝可以將表面溝道波導(dǎo)埋入表面以下，稱為掩埋溝道波導(dǎo)。這樣就可以避免表面溝道波導(dǎo)容易受玻璃表面的缺陷或灰塵顆粒影響的缺點(diǎn)，降低波導(dǎo)傳輸損耗，本文得到的波導(dǎo)傳輸損耗為0.2dB/cm。而且通過對(duì)工藝參數(shù)的優(yōu)化，得到了傳輸模場(chǎng)和單模光纖的傳輸模場(chǎng)很接近的掩埋溝道波導(dǎo)，兩者耦合損耗很低。

3、 基于這種離子交換工藝，本文設(shè)計(jì)了一種新型Y分支功分器。和傳統(tǒng)Y分支結(jié)構(gòu)不同的是，新型結(jié)構(gòu)中的Y分支是逐級(jí)傾斜的，也就是大部分Y分支的輸入波導(dǎo)與器件中心軸不平行。這種結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)是，它總能夠保證分支處彎曲波導(dǎo)的曲率半徑比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的曲率半徑大的同時(shí)，器件總長(zhǎng)度卻比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)小。而且輸出路數(shù)越多，這種優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)的越明顯。另外，本文也設(shè)計(jì)了一種MMI型1×8功分器，得到了較好的通光結(jié)果。 結(jié)合經(jīng)過優(yōu)化的電場(chǎng)輔助掩埋波導(dǎo)離子交換工

4、藝，本文制作了新型Y分支結(jié)構(gòu)的功分器(1×4、1×8、1×16、1×32等)。得到了較滿意的測(cè)試結(jié)果。比如，根據(jù)博創(chuàng)科技公司的測(cè)試結(jié)果，1×8功分器的最大插入損耗為11.054dB，均勻性小于0.371dB；而按照自己的測(cè)試結(jié)果：最大插入損耗為10.67dB，均勻性小于0.28dB。均勻性很好，PDL為0.2dB，波長(zhǎng)相關(guān)性很小，工作帶寬較寬。達(dá)到了指標(biāo)要求。這些器件優(yōu)良的性能證實(shí)了新型Y分支結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和電場(chǎng)輔助離子交換工藝的可靠