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/聚合物混合波导的多模干涉器级联光开关及其制备方法，属于二氧化硅/聚合物混合波导光集成芯片技术领域。由Si衬底、SiO2下包层、聚合物芯层、聚合物上包层和金属电极组成，聚合物芯层被包覆在聚合物上包层之中；沿光的传输方向，聚合物芯层由输入直波导、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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4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
，具体涉及一种基于二氧化硅/聚合物混合波导的多模干涉器级联光开关及其制备方法。

技术介绍

[0002]光开关是用于光交换的重要器件。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。此时对光开关的功耗提出了更高的需求。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、耦合效率高等有点。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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‑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光系数(
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‑1)，适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二氧化硅/聚合物混合波导的1
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4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)被包覆在聚合物上包层(4)之中；沿光的传输方向，聚合物芯层由输入直波导(101)、1
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4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(103)、第三输入S弯曲波导(103
’
)、第四输入S弯曲波导(102
’
)、第一输入移相器(104)、第二输入移相器(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)、第四调制臂波导(108)、第一输出移相器(109)，第二输出移相器(109
’
)、第一输出S弯曲波导(110)、第二输出S弯曲波导(111)、第三输出S弯曲波导(111
’
)、第四输出S弯曲波导(110
’
)、4
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4多模干涉器(400)、第一输出直波导(112)、第二输出直波导(113)、第三输出直波导(114)和第四输出直波导(115)组成；其中，1
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4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4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)；光纤中传输的信号光耦合进入到输入直波导(101)，通过第一输入Taper波导(310)后传输到第一多模干涉区(320)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，基于对称干涉的多模干涉器会第一次产生四重像，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；从第一次产生四重像的位置生成四束光强相同的信号光后分别输出到4个第一输出Taper波导(330)中，再经第一输入S弯曲波导(102)及第一输入移相器(104)、第二输入S弯曲波导(103)、第三输入S弯曲波导(103
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)、第四输入S弯曲波导(102
’
)及第二输入移相器(104
’
)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)和第四调制臂波导(108)中；4
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4多模干涉器(400)由4个第二输入Taper波导(410)、一个第二多模干涉区(420)和4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)及第一输出移相器(109)、第二调制臂波导(106)、第三调制臂波导(107)、第四调制臂波导(108)及第二输出移相器(109
’
)的输出信号光分别经第一输出S弯曲波导(110)、第二输出S弯曲波导(111)、第三输出S弯曲波导(111
’
)、第四输出S弯曲波导(110
’
)后输入到4个第二输入Taper波导(410)中，再输入到第二多模干涉区(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，基于一般干涉的多模干涉器会第一次产生四重像，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；从第一次产生四重像的位置生成四束光强相同的信号光后分别输出到4个输出Taper波导(430)中，再分别从第一输出直波导(112)、第二输出直波导(113)、第三输出直波导(114)和第四输出直波导(115)输出；当金属电极未施加调制电压时，四个输出直波导(112、113、114、115)等功率输出；当对金属电极施加调制电压时，可以使信号光从四个输出直波导(112、113、114、115)分别输出，从而实现四个通道的开关功能。
2.如权利要求1所述的一种基于二氧化硅/聚合物混合波导的1
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4热光开关，其特征在于：通过对S弯曲波导和移相器的优化设计，使在1550nm波长下，通过无移相器传输路径到达4
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4多模干涉器信号光的相位比有移相器的传输路径到达4
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4多模干涉器信号光的相位领先当对第二金属电极(202)和第三金属电极(203)同时施加电压，使得光的相位发生变化，当生变化，当时，光从第一输出直波导(112)输出；而当时，光从第一输出直波导(112)输出；而当时，光从第四输出直波导(115)输出；当对第一金属电极(201)和第四金属...

【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：