一种基于二氧化硅/聚合物混合波导的1制造技术

一种基于二氧化硅/聚合物混合波导的1

【技术实现步骤摘要】
一种基于二氧化硅/聚合物混合波导的1
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3热光开关及其制备方法


[0001]本专利技术属于二氧化硅/聚合物混合波导光集成芯片制备
，具体涉及一种基于二氧化硅/聚合物混合波导的1
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3热光开关及其制备方法。

技术介绍

[0002]光开关是光交换网络的重要器件。随着信息社会对信息量的需求量迅猛增长，用于光交换的交互端口数量迅速增加，使得光交叉中的开关个数大幅度提升。目前用于光网络的冷却系统存在极限，为了提高光交叉的规模，需要更低功耗的光开关。现在市场上常见的二氧化硅平板波导(Plannar Lightwave Circuit，PLC)器件具有低损耗、稳定性好、耦合效率高等优点。但是由于二氧化硅材料的热光系数低的特点(1.19
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‑5K
‑1)，制备有源器件时，往往需要较高的功耗，常常为几十毫瓦。同时由于二氧化硅波导采用掺杂的形式来制备芯层，其芯包层折射率差较小，约为Δn＝0.75％，导致制备的器件尺寸较大，难以实现大规模集成。聚合物材料具有着高于二氧化硅一个数量级的热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚合物/二氧化硅混合波导的1
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3热光开关，其特征在于：从下至上由Si衬底(1)、SiO2下包层(2)、聚合物芯层(3)、聚合物上包层(4)和金属电极(5)组成；聚合物芯层(3)和聚合物上包层(4)位于SiO2下包层(2)之上，且聚合物芯层(3)被包覆于聚合物上包层(4)之中；沿光的传输方向，聚合物芯层(3)由输入直波导(101)、1
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3的多模干涉器(300)、第一输入S弯曲波导(102)、第二输入S弯曲波导(102
’
)、中间输入直波导(103)、第一移相器(104)、第二移相器(104
’
)、第一调制臂波导(105)、第二调制臂波导(106)、第三调制臂波导(107)、第一输出S弯曲波导(108)、第二输出S弯曲波导(108
’
)、中间输出直波导(109)、3
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3的多模干涉器(400)、第一输出直波导(110)、第二输出直波导(111)和第三输出直波导(112)所组成；其中，第一调制臂波导(105)、第二调制臂波导(106)和第三调制臂波导(107)相互平行，在第一调制臂波导(105)、第二调制臂波导(106)和第三调制臂波导(107)所在位置的聚合物上包层(4)之上设置有相互平行的第一金属电极(201)、第二金属电极(202)和第三金属电极(203)，共同构成金属电极(5)；其中，1
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3的多模干涉器(300)由一个第一输入Taper波导(310)、一个第一多模干涉区(320)和3个第一输出Taper波导(330)组成，第一输入Taper波导(310)与第一输出Taper波导(330)结构相同、对称设置在个第一多模干涉区(320)的输入端和输出端，均由两个正弦形状的Taper波导和一个矩形形状的3段Taper波导级联而成(311、312和313，331、332和333)；光纤中的传输的信号光耦合进入到输入直波导(101)，再输入到第一输入Taper波导(310)中，传输到多模干涉区(320)中发生自映像效应；当信号光在多模干涉区(320)中的传输长度时，会第一次产生三重像，其中n
eff
是波导的有效折射率，W
MMI
是多模干涉器有效宽度，λ是信号光的波长；信号光从第一次产生三重像的位置生成三束光强相同的光后分别输出到3个输出Taper波导(330)，再经第一输入S弯曲波导(102)、中间输入直波导(103)和第二输入S弯曲波导(102
’
)分别传输到第一调制臂波导(105)、第二调制臂波导(106)、第三调制臂波导(107)中；3
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3的多模干涉器(400)由3个第二输入Taper波导(410)、一个第二多模干涉区(420)和3个第二输出Taper波导(430)组成，第二输入Taper波导(410)与第二输出Taper波导(430)结构相同、对称设置在第二多模干涉区(420)的输入端和输出端，均由两个正弦形状的Taper波导和一个矩形形状的3段Taper波导级联而成(411、412和413，431、432和433)；经过第一调制臂波导(105)、第二调制臂波导(106)和第三调制臂波导(107)的信号光，分别通过第一输出S弯曲波导(108)、中间输出直波导(109)、第二输出S弯曲波导(108
’
)和第二输入Taper波导(410)的输入通道A、输入通道B和输入通道C，将信号光传输到多模干涉区(420)中发生自映像效应；当信号光在多模干涉区中的传输长度时，会第一次产生三重像，其中n
eff
是波导的有效折射率，W
MMI
是多模干涉器有效宽度，λ是信号光的波长；信号光从每个输入光第一次产生三重像的位置生成三束光强相同的光后分别输出到3个输出Taper波导(430)中，再分别通过第一输出直波导(110)、第二输出直波导(111)和第三输出直波导(112)输出；当对第一金属电极(201)、第二金属电极(202)或第三金属电极(203)施加调制电压时，信号光的相位发生变化，信号光从第一输出直波导(110)、第二输出直波导(111)或第三输
出直波导(112)输出，从而通过对金属电极(5)的调制实现了三个通道的开关功能。2.如权利要求1所述的一种基于聚合物/二氧化硅混合波导的1
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3热光开关，其特征在于：移相器(104和104
’
)为调制臂引入的相位变化，当仅对第一调制臂波导(105)施加电压，信号光的相位发生变化，当时，光从第三输出直波导(112)输出；当仅对第二调制臂波导(106)施加电压，信号光的相位发生变化，当时，光从第二输出直波导(111)输出；当仅对第三调制臂波导(107)施加电压，信号光的相位发生变化，当时，光从第一输出直波导(110)输出。3.如权利要求1所述的一种基于聚合物/二氧化硅混合波导的1
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3热光开关，其特征在于：聚合物上包层(4)的材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚酯、聚苯乙烯或EpoClad。4.如权利要求1所述的一种基于聚合物/二氧化硅混合波导的1
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3热光开关，其特征在于：聚合物芯层(3)的材料为SU
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8 2002、SU
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8 2005或EpoCore。5.如权利要求1所述的一种基于聚合物/二氧化硅混合波导的1
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3热光开关，其特征在于：金属电极(5)的材料是金、银、铜、铝中的一种或者多种材料构成的合金材料。6.如权利要求1所述的一种基于聚合物/二氧化硅混合波导的1

【专利技术属性】
技术研发人员：曾国宴，尹悦鑫，丁颖智，吕昕雨，廖诗雨，程派，张大明，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：