低功耗聚合物MZI结构热光可变光衰减器研究

摘要

本文设计并制作了一种基于Mach-Zehnder interferometer(MZI)结构的低功耗聚合物热光可变光衰减器(VOA).聚合物材料具有低热导系数和高热光系数的优点,可以有效降低热光器件的功耗.在Si衬底上,采用聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环氧丙酯的共聚物P(MMA-GMA)作为波导的上/下包层,SU-8 2005紫外固化胶作为波导芯层,设计了VOA器件结构,并对光场和热场进行了模拟,采用传统半导体工艺完成了VOA器件的制备,器件的测试结果表明,在1550nm工作波长下,VOA器件的插入损耗为16dB,器件衰减达到20dB时的驱动功率仅为6.95mW,在1520～1580nm波长范围内光谱的变化为±2.5dB.rn 本文设计并制作了一种基于MZI结构的聚合物热光VOA器件。使用SU-8 2005和P(MMA-GMA)两种聚合物材料，采用ICP刻蚀的方法，制作出脊型波导结构，使光场很好的限制在了波导芯层。对制作的VOA器件进行了测试分析，在1550nm工作波长下，当器件的最大衰减为20dB时，器件的驱动功率仅为6.95mW。在1520nm-1580nm波长范围内VOA器件的衰减变化仅为±2.5dB。本文采用聚合物材料设计并制备的MZI结构的VOA器件可实现20dB的衰减，有效地降低了器件的功耗，并具有较好的波长稳定性，这种低功耗的聚合物VOA器件在光通信网络中将具有很好的应用前景。