SiO2/聚合物Y分支波导型热光开关研究
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孙小强(1977-)男,博士,讲师,目前的研究领域为极化聚 合物电光调制器、聚合物波导热光开关及表面等离子体波导在通信 和传感方面的应用.

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国家自然科学基金(61177027,61107019,61077041)、吉林省科技发展计划(20110315)、中国博士后基金(2011M0491299,2012M510900)、吉林省青年科研基金(20100174)、吉林大学基本科研业务费专项资金(201100253,201103071)和集成光电子学国家重点联合实验室开放课题(IOSKL-KFKT-11)联合资助项目 (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吉林大学实验区,吉林省光通信用聚合物波导器件工程实验室,吉林 长春 130012; 2.中国科学院长春应用化学研究所,吉林 长春 130022)


Study of hybrid SiO2/polymer Ybranch waveguide thermo-optic switches
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    摘要:

    为提高波分复用(WDM)光通信网中核心器件光开关 的响应速度,设计并制备了SiO2/聚合物复合型 Y分支结构波导热光开关。器 件选择具有高热导率的SiO2作为波导的下包层,低成本的聚甲基丙烯酸甲脂-甲基丙烯酸 环氧丙酯共聚物(P(MMA-GMA))作为芯层和上包层,利用束 传播法模拟和优化Y分支波导的设计,通过光刻、刻蚀和蒸发等传统半导体工艺进行器件制 备。实验测得开关插入损耗为12dB, 消光比为18dB,方波驱动的上升和下降响应时间均为200μs。实验结果表明,SiO2/聚 合物复合波导结构可有效提高热场的扩散速度和折射率调节效率,减小开关的响应时间。

    Abstract:

    To improve the response speed of optical switches in the optical commu nication networks,a SiO2/polymer hybrid waveguide structure is used in the design and fabrication of the Ybranch thermo -optica l switch.The silica with large thermal conductivity is adopted as the lower cladding of the waveguide.The low cost polymer of poly(meth yl methacylate-glyciclyl methacrylate) with favorable optical properties is adopt ed as the core and upper cladding material.The optical field propagation is simu lat ed by beam propagation method (BPM).According to optical mode calculations by Ma tlab,the width and height of this hybrid waveguide are optimized to be 3.5μm .Through methods of spin-coating,photolithography and inductively coupled plasm a etching,the switch waveguide is fabricated.Characterization by scanning electr on microscope (SEM) shows that the polymer waveguide has a vertical sidewall and square configuration,which is favorable for the confinement of optical mode and the reduction of optical loss.The experimental results indicate that the optica l insert loss and extinction ratio of the fabricated switch are 12dB and 18dB, respectively.Since hybrid waveguide structure can improve the diffusion of the t hermal field in the waveguide and reduce the response time effectively,the rise time an fall time are only 200μs.This switching speed is faster than that of thermo-optic switches adopting polymer as the lower cladding.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

赵世民,丛隆元,韩超,赵洪涛,王菲,陈长鸣,孙小强,张大明. SiO2/聚合物Y分支波导型热光开关研究[J].光电子激光,2013,(2):253~257

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  • 收稿日期:2012-08-17
  • 最后修改日期:2012-09-23
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