摘要随着集成光学的发展，出现了各种不同结构的集成光学器件，其中光衰减器在波 分复用系统中起到重要作用。本论文基于光束传播法，利用 Rsoft 软件设计出了基于 热光效应的马赫增德尔干涉仪结构可调光衰减器，设计并且优化了器件的各个参数， 如波导尺寸，弯曲半径等。最终模拟参数为矩形波导宽度为 1 微米，厚度为 0。4 微米， 弯曲半径 R=2000 微米，调制臂长度 Larm=2000 微米，当外加电极温度为 24 摄氏度时， 衰减器输出光强为 0。实验室制备衰减器使用氮化硅为芯层材料，聚合物 ZPU13-460 为上下包层，电极材料为铝。实验部分包括光刻，反应离子刻蚀等。77741

毕业论文关键字 集成光学 衰减器 氮化硅 热光效应

毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要

Title Research on Design and Fabrication of Integrated   Variable Optical Attenuator

Abstract With the rapid development of the optical network,the optical attenuator is playing a significant role in wavelength pision multiplexing system。 Currently,more and more integrated optical devices with different functions have appeared。In this thesis, based on beam propagation method, a variable optical attenuator based on Mach-Zehnder interferometer was designed。 The parameters of the VOA ,such as the bend radius,waveguide size, were designed and optimized by Rsoft。 Finally, we designed a MZI-VOA,with the bend radius of 2000 μm,and the width and height of the waveguide are 1μm and 0。4μm,respectively。The length of the phase arm of VOA is 2000μm,and when the temperature of heater is 317K,due to the thermo-optical effect,the light intensity at the output is zero。

WIth the core material of the VOA is silicon nitride ,the up-cladding and bottom-cladding are ploymer ZPU13-460。The fabrication in the processes includeing the lithography, reactive ion ecthing and so on were studied。

Keywords Integrated optics;Variable optical attenuator;Silicon nitride;Thermo-optical  effect

目 次

1 引言 3

1。1 集成光学发展 3

1。2 可调光衰减器发展概述 3

1。2。1 可调光衰减器 3

1。2。2 基于集成光学技术 VOA 3

1。3 集成光学工艺 5

1。4 本论文要完成的工作 6

2 仿真 7

2。1 BPM 及仿真软件介绍 7

2。2 仿真衰减器结构及工作原理 7

2。3 仿真数据分析 8

2。3。1 波导材料及结构 8

2。3。2 单模条件 9

2。3。3 模场分布 10

2。3。4 弯曲损耗 12

2。3。5 电极属性及热场分布 15

2。3。6 结论 16

2。4 模拟方案的不足与改进 17

3 可调光衰减器的制备 20

3。1 制备工艺与材料 20

3。2 实验流程 20

结论 24

致谢