一种模式可选择调制的四模波导光开关及其制备方法技术

一种模式可选择调制的四模波导光开关及其制备方法，属于平面光波导器件技术领域。由硅片衬底、聚合物下包层、条形结构的聚合物光波导芯层、聚合物上包层和加热电极组成。本发明专利技术的光开关利用了非对称Y分支结构和MMI光波导结构简单和有机聚合物材料热光系数大的优势，通过对MMI结构加热实现对四个光学模式进行开关；通过对不同的加热电极进行加热，既可以对四个模式中的两个实现开关功能，也可以对四个模式同时实现开关功能；另外，采用聚合物材料使得器件的制备工艺更加简单，只需要旋涂、光刻、湿法刻蚀等常规工艺，有效降低了生产成本，提高了器件的生产效率且有利于大规模批量生产，使得该模式光开关能够应用到实际当中。中。中。

【技术实现步骤摘要】
一种模式可选择调制的四模波导光开关及其制备方法


[0001]本专利技术属于平面光波导器件
，具体涉及一种以硅片作为衬底、以具有高热光系数的有机聚合物材料作为光波导芯层和包层的模式可选择调制的四模波导光开关及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着互联网技术、5G通信技术、大数据的迅速发展，生活中需要传输和处理的数据量大大增长，传统的通信方式以电互联为主，目前已经难以满足迅速增长的数据传输量的需求，因此，光互联成为了解决这一问题的关键。与传统的电互联相比，光互联采用光信号作为信息数据传输的媒介，由于光具有较快的传输速度，因此光互联有效的增加了信息的传输速度和通信容量。然而传统的单模光通信由于光纤的非线性效应以及香农极限的影响，已经很难进一步提高通信容量了，为了进一步提高通信容量，研究人员提出了波分复用、偏分复用、模分复用等多种复用技术。模分复用技术是采用不同模式的信号光作为信息传输的载体，不同模式的信号光彼此正交，可以在多模光纤中同时进行传输且互不影响，每一个模式的信号光都能够作为一个独立的信道传输信息，这便使得信道的通信容量成倍增加。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模式可选择调制的四模波导光开关，其特征在于：从下至上依次由硅片衬底(31)，在硅片衬底(31)上制备的聚合物下包层(32)，在聚合物下包层(32)上制备的条形结构的聚合物光波导芯层(33)，在聚合物下包层(32)和聚合物光波导芯层(33)上制备的聚合物上包层(34)组成；聚合物光波导芯层(33)由非对称Y分支结构和MMI光波导结构级联而成，沿光的传播方向依次由输入少模直波导(1)、第一输入弯曲波导(2)、第二输入弯曲波导(3)、第一输入锥形波导(4)、第二输入锥形波导(5)、第一弯曲波导(6)、第二弯曲波导(7)、第一锥形波导(8)、第二锥形波导(9)、第一多模波导(10)、第二多模波导(11)、第三锥形波导(12)、第四锥形波导(13)、第三弯曲波导(14)、第四弯曲波导(15)、第一输出锥形波导(16)、第二输出锥形波导(17)、第一输出弯曲波导(18)、第二输出弯曲波导(19)和输出少模直波导(20)组成；在第一多模波导(10)和第二多模波导(11)之上的聚合物上包层(34)上制备有第一加热电极(21)、第二加热电极(22)和第三加热电极(23)，第一加热电极(21)制备在第一多模波导(10)和第二多模波导(11)之间的位置，第二加热电极(22)制备在第一多模波导(10)的外侧位置，第三加热电极(23)制备在第二多模波导(11)的外侧位置；输入少模直波导(1)、第一输入弯曲波导(2)、第二输入弯曲波导(3)共同构成输入非对称Y分支结构；第一输出弯曲波导(18)、第二输出弯曲波导(19)、输出少模直波导(20)共同构成输出非对称Y分支结构；第一锥形波导(8)、第一多模波导(10)、第三锥形波导(12)共同构成第一MMI光波导结构；第二锥形波导(9)、第二多模波导(11)、第四锥形波导(13)共同构成第二MMI光波导结构；第一输入锥形波导(4)和第一弯曲波导(6)用于连接输入非对称Y分支结构和第一MMI光波导结构，第二输入锥形波导(5)和第二弯曲波导(7)用于连接输入非对称Y分支结构和第二MMI光波导结构，第三弯曲波导(14)和第一输出锥形波导(16)用于连接第一MMI光波导结构和输出非对称Y分支结构，第四弯曲波导(15)和第二输出锥形波导(17)用于连接第二MMI光波导结构和输出非对称Y分支结构。2.如权利要求1所述的一种模式可选择调制的四模波导光开关，其特征在于：输入少模直波导(1)和输出少模直波导(20)的形状相同，其长度L1相等为200～2000μm；第一输入弯曲波导(2)、第二输入弯曲波导(3)、第一输出弯曲波导(18)、第二输出弯曲波导(19)的形状相同，其长度L2相等为500～3000μm；第一输入锥形波导(4)、第二输入锥形波导(5)、第一输出锥形波导(16)、第二输出锥形波导(17)的形状相同，其长度L3相等为50～300μm；第一弯曲波导(6)、第二弯曲波导(7)、第三弯曲波导(14)、第四弯曲波导(15)的形状相同，其长度L4相等为500～2000μm；第一锥形波导(8)、第二锥形波导(9)、第三锥形波导(12)、第四锥形波导(13)的形状相同，其长度L5相等为200～800μm；第一多模波导(10)、第二多模波导(11)的形状相同，其长度L6相等为400～2000μm；第一加热电极(21)、第二加热电极(22)、第三加热电极(23)的形状相同，其长度L7相等为400～2000μm。3.如权利要求1所述的一种模式可选择调制的四模波导光开关，其特征在于：输入少模直波导(1)、输出少模直波导(20)的宽度W1相等为6～21μm；第一输入弯曲波导(2)、第一输出弯曲波导(18)的宽度W2相等为4～14μm；第一输入锥形波导(4)的起始宽度、第一输出锥形波导(16)的终止宽度W2相等为4～14μm；第二输入弯曲波导(3)、第二输出弯曲波导(19)的宽度W1‑
W2相等为2～7μm；第二输入锥形波导(5)、第二输出锥形波导(17)的终止宽度W1‑
W2相等为2～7μm；第一弯曲波导(6)、第二弯曲波导(7)、第三弯曲波导(14)、第四弯曲波导(15)的宽度W3相等为3～12μm；第一输入锥形波导(4)的终止宽度、第一锥形波导(8)的起始
宽度、第二输入锥形波导(5)的终止宽度、第二锥形波导(9)的起始宽度、第一输出锥形波导(16)的起始宽度、第三锥形波导(12)的终止宽度、第二输出锥形波导(17)的起始宽度、第四锥形波导(13)的终止宽度W3相等为3～12μm；第一锥形波导(8)的终止宽度、第二锥形波导(9)的终止宽度、第三锥形波导(12)的起始宽度、第四锥形波导(13)的起始宽度W4相等为4～20μm；第一多模波导(10)、第二多模波导(11)的宽度W5相等为15～50μm；第一加热电极(21)、第二加热电极(22)、第三加热电极(23)的宽度W6相等为5～20μm；第一加热电极(21)与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王希斌，孙士杰，车远华，王菲，张大明，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：