用于PCB光互连的聚合物光波导垂直耦合器的研究

发布时间：2019-07-18 12:11

【摘要】：随着信息化时代的飞速发展,人们对通信传输速率、带宽等需求日益增加,而目前的电互连技术受电磁干扰、工作频率等限制已经无法满足高速信息处理和传输的要求。光互连利用光波作为信息载体,具有抗干扰性强,速度快,低能耗等优势,在高速率、高频率的系统中有更好的表现。鉴于此,对光互连的研究逐渐成为国际上的热点,国内外纷纷开始着手于芯片光互连或印刷电路板(Printed circuit board, PCB)光互连研究。本文以聚合物为光波导材料,以实现PCB光互连垂直耦合为目的,研究了用于PCB光互连的聚合物光波导垂直耦合器的设计、制作以及相关光功率测试技术。本文研究成果和主要内容如下：(1)分析了不同结构垂直耦合器的优缺点,选取带全内反射镜结构的垂直耦合器为研究目标,介绍了广泛应用于光互连中的垂直腔面激光器和耦合器的基本结构——矩形波导的分析方法,并对耦合器的全内反射镜结构进行了理论分析和建模仿真,模拟了不同角度的全内反射镜对器件耦合效率的影响,为实验工作的开展起了指导作用。(2)研究了Epoclad和Epocore制作大尺寸矩形波导的工艺参数,分析带全内反射镜结构的垂直耦合器制作工艺,设计出一种带保护膜的浸入液体中紫外曝光的方法,该方法简单、廉价、可与PCB技术完全兼容；然后利用此方法成功制作出四种带不同角度全内反射镜的垂直耦合器,所制作的器件结构清晰,端面平整。(3)搭建高精度光学测试平台,建立测试流程,利用截短法对制作完成的矩形波导进行了传输损耗测试,测出其在850 nm处的损耗为0.218 dB/cm；并对不同角度的垂直耦合器进行了耦合效率测试,测出角度为44.7°时耦合效率最大,达到62.5%,分析得出系统在3 dB损耗以内能容忍的角度范围为42°到48°之间；对于2 cm长的矩形波导,整个器件损耗为2.48 dB。(4)为提高全内反射镜端面反射率,增大器件的耦合效率,本文分析了镀膜理论与工艺,并对器件进行了铝膜的镀制与测试。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN41;TN252;TN622

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本文编号：2515881