基于狭缝波导的聚合物辅助热无关硅基阵列波导光栅.pdfVIP

仝刚筇四届塑料光纤、聚合物光r学会议论文集 基于狭缝波导的聚合物辅助热无关硅基阵列波导光栅+ 王翔，肖司淼，王帆，郝寅雷，江晓清，王明华，杨建义” 浙江大学微电子与光电子研究所，杭州，310027 摘要：论文提{II了一种对温度不敏感的硅基阵列波导光栅(AwG)的结构。该结构引入狭缝波导 结构，在AWG的阵列波导区使用狭缝波导代替传统的单模硅波导。狭缝波导的狭缝处填充具有负 热光系数的聚合物材料，有效解决了传统的硅基AWG中心波长随温度产生严重漂移的问题。 关键词：热无关，阵列波导光栅(AWG)，狭缝波导，聚合物，SOl 0引言 用／解复用性能．因此在许多波长相关的光器件中得到了广泛应用。尽管已有了商用的AWG，一直 以来人们对AWG的研究仍然很活跃。小尺寸、结构紧凑的AWG器件的设计与工艺实现是近几年AWG 研究的一个热点。 增加芯层与包层的折射率差(△)是减小芯片尺寸的有效方法，增加△可以减小波导尺寸、弯曲半 径和平板波导的聚焦长度，从而在很大程度上减小器件尺寸。对于传统的二氧化硅基的AWG，其△ 浅两次蚀刻的方法同时获得了小尺寸和较低的损耗，但该器件的串扰性能较差，不太适合应用于分 ／插复用器或光交叉连接器。 以在亚微米尺寸上实现导波功能。利用高△的Si基光子线波导制作的超小型AWG器件的尺寸可以减 要采取一定的措施进行有效的温度补偿，使得器件的中心波长不随温度的变化而漂移，让器件可以 在较大的温度范围内正常工作。论文引入狭缝波导结构，波导的狭缝处填充具有负TOC的聚合物材 料，当器件使用该结构作为其阵列波导时，阵列波导区可以实现对温度的不敏感，从而使器件的中 心波长不会随温度的变化产生漂移。 +国家重点基础研究发展计划课题(2007CB307003)和浙江省15l人才工程支持项目 “Email：yangjy@zju．edu．Ctl，Tel：0571 91 令阐第阴届塑料光纤、聚合物光r学会}义论文集 1．原理和结构 AWG的光栅方程如下， ，2，d(sin9+sin眈)+ncM-,=m2 (2—1) 其中，，2。、，2。分别是平板波导承j阵列波导的有效折射率，谚、眈分别是入射角和Hj射角，d是阵 列波导间距，越是相邻阵列波导问的长度差。 所以AWG的温度效应方程口J‘以简写为 丝：竺丝+生丝 (2—2) 、 。 ar ma丁 ma丁 对于中心波长五，入射角和出射角均为0，满足方程心址=聊忍，中心波长随温度的漂移率为 等=鲁夸惮，a， ，z．、ar r～ 倍3，、 … 中心波长的漂移为 。 一 门c0。 其中，鲁为阵列波导的有效热光系数，甜=壶筹是材料的热膨胀系数。 要使AWG器件的中心波长不随温度变化而产生漂移，就是要令方程(2．3)的右边为0。所以AWG 的热无关方程为 土冬+口：0 、(2．5)7 、m 01 nc 只有选择合适的材料以及适当的结构和参数，才有可能满足热无关方程。