全聚合物可变光衰减器及其稳定性研究

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1、分类号：TN256单位代码：10183研究生学号：2015512043密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）全聚合物可变光衰减器及其稳定性研究ResearchonAll-PolymerVariableOpticalAttenuatorandItsStability作者姓名：孙仕琦专业：微电子学与固体电子学研究方向：平面光波导器件指导教师：张大明培养单位：吉林大学电子科学与工程学院年月—————————————————————全聚合物可变光衰减器及其稳定性研究—————————————————————Researcho

2、nAll-PolymerThermal-opticVariableOpticalAttenuatorandItsStability作者姓名：孙仕琦专业名称：微电子学与固体电子学指导教师：张大明教授学位类别：理学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文

3、，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学

4、位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：微电子学与固体电子学论文题目：聚合物热光可变光衰减器及其稳定性研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市前进大街2699号（130012）吉林大学电子科学与工程学院作者联系电话：摘要摘要全聚合物可变光衰减器及其稳定性研究随着光通讯领域的快速发展，光传输网络中，密集型波分复用（DWDM）扮演着越来越重要的角色。可以实现光强动态变化的可变光衰减器

5、（VOA）是DWDM系统组成部分之一。在光通信系统中的VOA应具有低功耗、高响应速度和高稳定性的特点。近几年，不同结构和材料的VOA已经被报道，例如微机电系统（MEMS）型VOA、液晶型VOA、位移型VOA和平面光波导型等。尽管现在的光网络中的VOA主要是传统的MEMS结构的VOA，但是这种结构的VOA存在体积大、高功耗和不易于与其他器件集成的缺点。平面光波导型的VOA因为其设计简单、易于集成的优点受到人们的欢迎。聚合物材料具有无机材料所不具有的热光系数大、热导率小和制备过程简单的特点。所以，用聚合物材料制备的VOA器件

6、拥有低功耗和造价便宜的优点，它可以满足未来光通信组件的要求。本文在理论上分析了矩形波导的模式和三层平板波导的模式，分别给出了矩xy形波导的E、E模的特征方程和三层平板波导的TE、TM模的特征方程。对mnmn于马赫增德尔干涉仪（MZI）型VOA的工作原理做出了解释，分析了VOA器件输出、输入光与相位的关系，最后详细介绍了热场及热光调制理论。本文在poly(methylmethacrylate)（PMMA）衬底上设计、制备了一种低功耗、高光衰减和成本低廉的全聚合物马赫增德尔干涉仪（MZI）型热光VOA。较高热稳定性的紫外固化

7、光刻胶SU-8用来制备芯层，上包层采用PMMA材料。由于SU-8具有较大的热光系数，PMMA具有较低的热导率，从而对VOA的功耗具有降低作用。此外，为了进一步降低器件功耗，在MZI干涉臂两边增加了空气隔离槽结构，器件采用半导体工艺制备。优化后的器件表现出2.8mW的低功耗和-40.2dB的光衰减。在1530-1610nm波段下的插损依赖波长变化为±2.45dB。在1550nm工作波长下，器件的插损为9.3dB，响应时间约为600μs。本文描述了器件的设计过程、理论模拟、制备过程和性能指标。制备好的器件具有低功耗和高光衰减

8、的特点。在稳定性方面，本文对所制备的VOA器件分别进行了时间稳定性和温度稳I摘要定性的研究。5个月的时间内，所制备的VOA器件在1530-1580nm波段内的插入损耗依变化小于2.0dB，在1550nm波长下，器件的插入损耗变化小于1.0dB，光衰减度、功耗和响应时间的变化均小于10.8%。在22-34℃的温度下，所