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《工艺公差对阵列波导光栅波分复用器性能的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第27卷第5期半导体学报Vol.27No.52006年5月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSMay,20063工艺公差对阵列波导光栅波分复用器性能的影响1,21,•1111秦政坤马春生李德禄张海明张大明刘式墉(1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,长春130012)(2吉林师范大学,四平136000)摘要:依据阵列波导光栅(AWG)的传输理论,分析了工艺公差对硅基聚合物AWG波分复用器性能的影响.分析结果表明,工艺公差将引起AWG传输光谱的漂移,并使串扰增
2、大.为了实现AWG器件正常的解复用功能,我们对AWG工艺公差的累积和补偿效应进行了讨论.关键词:阵列波导光栅;波分复用器;工艺公差;传输光谱;串扰EEACC:1320中图分类号:TN256文献标识码:A文章编号:025324177(2006)0520926206调节剂,通过对苯乙烯摩尔比的控制,PFS2co2GMA1引言的折射率在1.461～1.555区间内可调.调节后的PFS2co2GMA作为芯层材料,在波长1550nm附近阵列波导光栅(AWG)波分复用器具有波分复其传输损耗小于0.4dB/cm.选择
3、国际电信联盟用、解复用、路由、N×N互连等基本功能,是光通信(ITU)推荐的标准中心波长为λ0=1550.918nm[1～5][10]密集波分复用(DWDM)网络中的关键器件.与(频率193.3THz),芯层折射率为n1=1.472,包其他材料制作的AWG器件相比,聚合物AWG器层折射率为n2=1.461,相对折射率差为Δ=(n1-件具有成本低、工艺简单、折射率容易控制等优点.n2)/n1=0.75%.近年来,聚合物AWG器件已成为国内外研究的热点,并已制作出了一些不同聚合物材料的AWG器[6～8]件.
4、AWG器件的性能依赖于精确的结构设计和精细的制作工艺,但是在AWG器件制作过程中很难避免工艺公差,因此对AWG器件工艺公差的分析是非常必要的.本文在中心波长为1550.918nm,波长间隔为0.8nm的情况下,分析了工艺公差对硅基聚合物AWG波分复用器传输光谱和串扰的影响,研究了工艺公差的累积和补偿效应,以实现AWG器件正图1AWG波分复用器的结构简图右上方的长方形表示输常的解复用功能.最后在分析和讨论的基础上得出入/输出信道和阵列波导的横截面及有效折射率分布.了一些结论.Fig.1Diagramofa
5、nAWGmultiplexerTheinsert2edrectanglesexpressthecrosssectionsandtherefrac22器件的材料和参数优化值tiveindexprofilesofI/Ochannelsandarrayedwaveguides.AWG波分复用器的结构如图1所示,它是由两[11]个聚焦平板波导、2N+1条输入信道、2N+1条输出利用矩形波导的特征方程、AWG的光栅方[12][13]信道和2M+1条阵列波导组成,图中右上方的长方程以及相关的公式,我们对这种聚合物A
6、WG形表示信道和阵列波导的横截面.选取PFS2co2GMA器件进行了参数优化,这里只给出优化结果如表1[9]作为包层材料,苯乙烯为PFS2co2GMA的折射率所示.3国家自然科学基金资助项目(批准号:60576045)•通信作者.Email:mcsheng@163.com2006201204收到,2006202216定稿Z2006中国电子学会第5期秦政坤等:工艺公差对阵列波导光栅波分复用器性能的影响927表1聚合物AWG波分复用器的参数优化值图2给出了波长漂移δλ与工艺公差δn1(当δbTable1Op
7、timizingvaluesofpolymericAWGmulti2=0时)和δb(当δn1=0时)的关系曲线.由图中可plexers以看出,当δn1,δb>0时,波长漂移δλ>0,即中心中心波长λ0=1550.918nm波长变大.相反地,当δn1,δb<0时,波长漂移δλ<波长间隔Δλ=0.8nm波导芯的宽度和厚度a=b=4.4μm0,即中心波长变小.波长漂移的绝对值随着工艺公相邻波导间距d=15.0μm差δn1和δb绝对值的增大而增大.为了保证AWG聚合物波导芯的折射率n1=1.472器件正常的解复
8、用功能,中心波长只能在允许的范聚合物包层的折射率n2=1.461围内移动.我们设定-0.1nm≤δλ≤0.1nm,远小于衍射级数m=56相邻阵列波导长度差ΔL=59.310μm波长间隔0.8nm,此时可以确定工艺公差的变化范平板波导焦距f=7330.342μm-4-4围分别为:-1.4×10≤δn1≤1.4×10,-自由光谱区FSR=27.532nm100nm≤δb≤100nm.输入/输出信道数2N+1=33阵列波导数2M+1=1513工艺
