硅基集成多通道高性能阵列波导光栅的研究

发布时间：2017-12-06 06:28

  本文关键词：硅基集成多通道高性能阵列波导光栅的研究

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【摘要】：阵列波导光栅解调法是一种用于光纤布拉格光栅(FBG)中心波长解调的新型解调方法。相比于传统的FBG解调方法,阵列波导光栅解调法具有解调精度高,响应速度快等独特优势。作为阵列波导光栅解调系统中的核心器件,阵列波导光栅的尺寸和性能直接决定了整个解调系统的集成度和解调效果。传统阵列波导光栅尺寸较大、成本较高,使得它不能满足阵列波导光栅解调系统对高集成度的要求。因此,我们迫切需要一种具有超小尺寸的低损耗、低串扰的阵列波导光栅,以满足阵列波导光栅解调系统对高集成度和高性能的要求。本文对基于SO1的不同阵列波导数、马鞍／传统型的低损耗低串扰的超小尺寸1×16、1×32阵列波导光栅进行了研究。首先分析了阵列波导光栅的结构组成以及阵列波导光栅的基本原理,通过对衍射级数、相邻阵列波导的长度差、平板波导的焦距及自由传输区、输入输出波导间距等参数的设计与分析,基于光束传播法设计出了不同形状和尺寸的8种1×16、1×32阵列波导光栅。仿真结果表明其中16通道阵列波导光栅中马鞍型1×16阵列波导光栅,阵列波导数为40表现出良好的传输属性,器件核心尺寸为480×460μm2,串扰低于-22.4 dB,插入损耗低于-5.3 dB。32通道阵列波导光栅中马鞍型1×32阵列波导光栅,阵列波导数为40表现出良好的传输属性,器件核心尺寸为530×480 μm2,串扰低于-20.9 dB,插入损耗低于-7.9 dB。基于SOITECH公司顶层Si厚度为220nm,掩埋层SiO2厚度为2μm的SOI材料,通过新加坡微电子所的代工,完成了阵列波导光栅的制备。对所制备完成的阵列波导光栅进行了光学测试,流片测试结果表明：阵列波导数为40的马鞍形1×16阵列波导光栅在1×16阵列波导光栅中综合传输性能最优,插入损耗仅为-4.5 dB,串扰仅为-24.3 dB,损耗均匀性低于2 dB；阵列波导数为40的马鞍形1×32阵列波导光栅在1×32阵列波导光栅中综合传输性能最优,其中心26个通道插入损耗均仅为-7.1 dB,串扰仅为-22 dB。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN25

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本文编号：1257687