集成光波導延遲線設計及應用研究.pdf

1、集成光波導在光纖通信和集成光子學等領域有著非常重要的應用價值，基于集成光波導的延遲技術相比其他的延遲技術，不僅有高延時精度、低傳輸損耗、小體積等優(yōu)點還易于集成，所以被廣泛研究，成為目前最發(fā)展?jié)摿Φ墓庋舆t技術平臺。隨著光波導加工工藝技術的不斷改善，在新材料、新工藝方面又有重大突破，各種集成光波導器件的應用愈加廣泛，然而設計并加工出彎曲半徑小、損耗小的光波導仍然十分困難。
　　本文致力于設計出一種傳輸損耗小、彎曲半徑小的集成光波導延遲

2、線。為基于集成光波導延遲線的技術和集成光學的實現(xiàn)方案設計提供了一種可供參考的設計方法。
　　本文首先分析了集成光波導延遲線的工作原理。采用有限差分光束傳輸法(FD-BPM），利用Rsoft和Matlab軟件建立了折射率差為0.36％、0.75%和1%的掩埋型 SiO2波導、Si3N4脊形波導及SOI脊形波導的3D仿真模型，分析了波導折射率對掩埋型SiO2的在傳輸損耗為0.1dB/cm時最小彎曲半徑的影響及三種不同材料彎曲半徑對其彎

3、曲損耗的影響，此外還分析了平行同向傳輸?shù)难诼裥蚐iO2波導和SOI脊形波導間隔對耦合長度的影響。
　　然后在以上基礎上設計了一個基于折射率差為0.36%掩埋型SiO2波導的集成光波導延遲線方案，其器件尺寸為6μm×6μm，通道之間的間隔為127μm，延遲時間為12.5 ps，彎曲半徑為22500μm。最后通過光刻、耦合和封裝等加工得到了1分8平面光波導延遲線的成品，實驗測試其插入損耗在9.01~10.87 dB之間，這與理論值吻合