硅基聚合物光OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)器件的研究
在信息技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，光纖通訊憑借其通信容量大、傳輸頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)今通信領(lǐng)域的主要傳輸方式。隨著光網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，光OMAL開(kāi)關(guān)在解決光域優(yōu)化、路由、網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)等關(guān)鍵問(wèn)題上發(fā)揮著重要的作用。隨著骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)交換容量的不斷增長(zhǎng)，光OMAL開(kāi)關(guān)矩陣的規(guī)模也在逐漸提高。

硅基聚合物光OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)器件的研究
在未來(lái)，具備高速度、低功耗、低損耗等優(yōu)點(diǎn)的光OMAL開(kāi)關(guān)將起到更為重要的作用。使用兩種自主合成的電光材料DR19/SU-8、DR1/PC以及商用NOA73聚合物材料，結(jié)合材料自身的電光效應(yīng)和熱光效應(yīng)設(shè)計(jì)并制備了聚合物光OMAL開(kāi)關(guān)器件，重點(diǎn)解決光OMAL開(kāi)關(guān)研究中涉及到的高速度、低成本、低功耗以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性等重要問(wèn)題。論文主要工作內(nèi)容如下：基于光波導(dǎo)模式理論對(duì)三層平板波導(dǎo)、矩形波導(dǎo)以及脊形波導(dǎo)的有效折射率計(jì)算作了介紹。同時(shí)，對(duì)于貫穿實(shí)驗(yàn)始終的MZI型波導(dǎo)光OMAL開(kāi)關(guān)的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。zui后，介紹了材料的電光效應(yīng)和熱光效應(yīng)。自主合成了一種低成本的主客摻雜型電光材料DR19/SU-8材料，并對(duì)于材料的吸收、序參數(shù)以及電光系數(shù)作了詳細(xì)表征，材料的序參數(shù)達(dá)到0.61，電光系數(shù)γ33為11pm/V。通過(guò)光波導(dǎo)模式理論對(duì)矩形波導(dǎo)的尺寸作了計(jì)算，通過(guò)光刻、旋涂以及濕法刻蝕等工藝方法制備了電光OMAL開(kāi)關(guān)器件。測(cè)試結(jié)果表明，使用這種低成本電光聚合物材料制備的電光OMAL開(kāi)關(guān)，具有較快的響應(yīng)速度，其OMAL開(kāi)關(guān)的上升和下降時(shí)間分別為36.5ns和33.1ns。本章選擇雙酚A型聚碳酸酯（PC）作為電光材料的主體材料，選擇NOA73紫外固化膠作為包層材料制備了電光OMAL開(kāi)關(guān)器件。通過(guò)優(yōu)化生色團(tuán)DR1的摻雜濃度獲得了zui大的電光系數(shù)，材料的電光系數(shù)為12.8pm/V。在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上結(jié)合半導(dǎo)體工藝制備了DR1/PC電光OMAL開(kāi)關(guān)器件。在300KHz頻率下，OMAL開(kāi)關(guān)的上升和下降時(shí)間分別為33.6ns和27.4ns，OMAL開(kāi)關(guān)電壓達(dá)到了23V，zui大消光比為12dB。在室溫條件下，這種材料體系的電光OMAL開(kāi)關(guān)可以穩(wěn)定工作超過(guò)3600小時(shí)。本章使用NOA73材料制備了MZI型低功耗熱光OMAL開(kāi)關(guān)，原因在于NOA73材料具有較高的熱光系數(shù)、良好的光學(xué)特性等優(yōu)點(diǎn)。器件的襯底材料選擇Si襯底，包層材料為PMMA。

硅基聚合物光OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)器件的研究
通過(guò)光波導(dǎo)模式理論計(jì)算了波導(dǎo)的截面尺寸，利用Rsoft軟件對(duì)于波導(dǎo)截面的熱場(chǎng)分布進(jìn)行了模擬。zui后，在完成器件的工藝制備后對(duì)熱光OMAL開(kāi)關(guān)器件的性能進(jìn)行了測(cè)試。熱光OMAL開(kāi)關(guān)的消光比為29.3dB，OMAL開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)功率僅為1.96mW。OMAL開(kāi)關(guān)的上升時(shí)間和下降時(shí)間分別為754.4μs和722.8μs。