集成光波導(dǎo)延遲線設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究.pdf

1、集成光波導(dǎo)在光纖通信和集成光子學(xué)等領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用價(jià)值，基于集成光波導(dǎo)的延遲技術(shù)相比其他的延遲技術(shù)，不僅有高延時(shí)精度、低傳輸損耗、小體積等優(yōu)點(diǎn)還易于集成，所以被廣泛研究，成為目前最發(fā)展?jié)摿Φ墓庋舆t技術(shù)平臺(tái)。隨著光波導(dǎo)加工工藝技術(shù)的不斷改善，在新材料、新工藝方面又有重大突破，各種集成光波導(dǎo)器件的應(yīng)用愈加廣泛，然而設(shè)計(jì)并加工出彎曲半徑小、損耗小的光波導(dǎo)仍然十分困難。
　　本文致力于設(shè)計(jì)出一種傳輸損耗小、彎曲半徑小的集成光波導(dǎo)延遲

2、線。為基于集成光波導(dǎo)延遲線的技術(shù)和集成光學(xué)的實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)提供了一種可供參考的設(shè)計(jì)方法。
　　本文首先分析了集成光波導(dǎo)延遲線的工作原理。采用有限差分光束傳輸法(FD-BPM），利用Rsoft和Matlab軟件建立了折射率差為0.36％、0.75%和1%的掩埋型 SiO2波導(dǎo)、Si3N4脊形波導(dǎo)及SOI脊形波導(dǎo)的3D仿真模型，分析了波導(dǎo)折射率對(duì)掩埋型SiO2的在傳輸損耗為0.1dB/cm時(shí)最小彎曲半徑的影響及三種不同材料彎曲半徑對(duì)其彎

3、曲損耗的影響，此外還分析了平行同向傳輸?shù)难诼裥蚐iO2波導(dǎo)和SOI脊形波導(dǎo)間隔對(duì)耦合長(zhǎng)度的影響。
　　然后在以上基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)基于折射率差為0.36%掩埋型SiO2波導(dǎo)的集成光波導(dǎo)延遲線方案，其器件尺寸為6μm×6μm，通道之間的間隔為127μm，延遲時(shí)間為12.5 ps，彎曲半徑為22500μm。最后通過(guò)光刻、耦合和封裝等加工得到了1分8平面光波導(dǎo)延遲線的成品，實(shí)驗(yàn)測(cè)試其插入損耗在9.01~10.87 dB之間，這與理論值吻合