陣列波導光柵及可調色散補償器研究.pdf

1、本論文根據(jù)波導陣列光柵(Arrayed Waveguide Grating,簡稱AWG)近年來具有往低成本、無熱封裝、以及基于AWG的可調色散補償器(Tunable Optical Dispersion Compensator,TODC)的方向發(fā)展的趨勢,著重進行了如下幾個方面的研究,并取得了如下創(chuàng)新性的成果:
　　進行了低成本曲線型切割AWG有熱穩(wěn)定封裝技術研究。通過理論分析與實驗的方法研究了AWG芯片受加熱片、受封裝盒線膨脹系

2、數(shù)與AWG芯片或帶裝光纖之間的不同導致的熱應力。本論文提出了一種通過在加熱片與曲線AWG芯片接觸面之間使用導熱硅脂、在AWG芯片周圍用硅橡膠將其貼到加熱片上的方法減小加熱片對AWG芯片的應力,并通過在加熱片下貼一塊高硼硅玻璃片將AWG上的帶狀光纖固定到該玻璃片上的方案極大低降低了封裝盒對AWG芯片的應力,同時又保證了AWG芯片不受通過帶狀光纖傳遞過來的來自封裝盒外的外力的影響。實驗表明環(huán)境溫度在-20～65℃范圍內變化時使用本方案封裝的

3、AWG熱應力引起的中心波長變化典型值為5pm。
　　進行了新型無熱AWG研究。本論文提出一種新型無熱AWG方案:在兩條線膨脹系數(shù)較大的材料上貼兩片平整的基片A與B,將曲線切割的AWG芯片沿著輸入平板波導且垂直于光傳輸方向切斷為A、B兩個部分并分別貼在這些基片上,利用補償桿的熱脹冷縮導致的AWG芯片各個部分之間的相對運動來實現(xiàn)無熱AWG。本方案的特點是使用的補償桿本身比較穩(wěn)定,不易產生彈性形變,封裝的無熱AWG不易受外力的影響,而且

4、可以在封裝過程中通過在曲線型AWG芯片上施加外力改變AWG芯片的中心波長,用以補償貼AWG芯片以及其它操作中使用的夾具應力、膠的應力的釋放引起的AWG中心波長的漂移并精確調整波長。實驗結果表明,可以在-5～70℃環(huán)境溫度范圍內實現(xiàn)波長溫度系數(shù)為-0.79pm/℃的無熱AWG。
　　進行了新型小尺寸AWG芯片設計研究。本論文提出了一種新型的小尺寸低折射率差硅基二氧化硅AWG芯片的設計方案,該方案通過將輸出波導與AWG輸出平板連接的部

5、分制作成高折射率差的空氣槽波導,從而縮減AWG芯片尺寸。該方案優(yōu)點是除輸出波導與AWG輸出平板波導連接的部分制作成高折射率差的空氣槽波導外,其余各處的波導均為低折射率差波導,這就保留了低折射率差波導與普通單模光纖之間的低耦合損耗的特性,以及陣列波導低相位誤差的特性。設計結果表明可以在一個6英寸的硅片上加工并切出49個40通道100GHz間隔的AWG芯片——是常規(guī)曲線切割AWG的2倍左右。
　　本論文提出了一種新型的單片集成的基于A

6、WG的TODC的設計方案:將AWG中輸出波導與輸出平板波導連接的部分制作成高折射率差的空氣槽波導以獲得相鄰輸出波導光譜中心波長差很小的AWG,并將AWG輸出波導分成若干組,每組中各個輸出波導均利用熱光效應改變該波導中的光信號的相位,實現(xiàn)多通道同時或獨立可調TODC功能。模擬結果顯示多通道獨立可調TODC可以實現(xiàn)-402～402ps/nm的色散補償能力,設計的多通道同時可調TODC可以實現(xiàn)-783～783ps/nm的色散補償能力。同時提出