聚合物/SiO2混合波导2×2热光开关的制备与测试
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梁磊(1985-),男,吉林辉南人,博士研究生,主要从事 电光开关与热光开关方面的研究.

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国家自然科学基金(61177027,1,61107021)、国家教育部博士点 基金 (20110061120052,8)、中国 博士后科学基金(20110491299,2T50297)、吉林省科技发展计划(20110315,1JH)和吉林大学基本科研业务基金(201103076)资助项目 (吉林大学 电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区,吉林 长春 130012)


Fabrication and measurement of a polymer/SiO2hybrid waveguide 2×2thermo-op tic switch
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    摘要:

    利用聚合物材料SU-8作为芯层、聚合物材料PMM A作为上包层、无机材料SiO2作为下包层,设计 并制备了一种有机/无机混合波导2×2定向耦合-马赫曾德尔(DC-MZI)热光开关。为了保证 波导中的单模传 输、减小模式辐射和衬底泄露损耗、缩短响应时间并降低器件功耗,对其结构参数做了 优化。利用涂 膜、湿法刻蚀等工艺制备了器件样品。在1550nm波长下,器件的交叉 态和直通态的驱动功率分别为0和 7.8mW(开关功率为7.8mW),交叉态和直通 态的两端口串扰分别为-9dB 和-12.8dB。在方波驱动电压 信号作用下,测得器件交叉端口的上升时间和下降时间分别为138μ s和136μs,直通端口的上升时间和下 降时间分别为63μs和140μs。制备的混合 结构器件 综合利用了芯层聚合物材料热光系数大、上/下缓冲层厚度均较小以及Si/SiO2导热系数大 的优点,因此同 时具备了较低的功耗和较快的响应时间,在低功耗、快速光通信系统中具有较好的应用前景 。

    Abstract:

    An organic/inorganic hybrid 2×2directional coupler Mach-Zehnder int erferometer (DC-MZI) thermo-optic (TO) switch is designed and fabricated by using the negative photo resist SU-8,polymer PMMA and silica as core,upper cladding and lower cladding,respectively.The structural parameters are optimized for assuring fundamental mode propagation,decreasing radiation loss and leakage los s,shortening response time and minimizing power consumption.Fabrication techniques,including spin-coating,w et-etching,etc,are adopted to develop the device sample.Under 1550nm,the driving power at cross state and t hat at bar state are measured to be 0and 7.8mW,respectively,which indicates a switching power of 7.8 mW.The cro sstalks between the two ports under cross state and bar state are -9dB and -12.8dB,respectively.Under the function of square-wave switching signal,the rise time and fall time of the cross-port are 138μs and 136μs, respectively,and those of the bar-port are 63μs and 140μs,respectively.Compared with the thermo-optic switches with Si/SiO2structure and full polymer structure,the proposed hybrid device possesses lower power consumption and faste r response simultaneously,owning to the advantages including larger TO coefficient for polymer core material,thin ner upper/under claddings and larger thermal conductivity of silica relative to pol ymer.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

梁磊,曲禄成,张立钧,郑传涛,孙小强,王菲,张大明.聚合物/SiO2混合波导2×2热光开关的制备与测试[J].光电子激光,2014,(4):642~647

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  • 收稿日期:2013-09-23
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