全聚合物型无热化阵列波导光栅参数的优化*

李德禄

(1.吉林医药学院物理教研室，吉林 吉林 132013;2.吉林大学电子科学与工程学院，长春 130012)

目前，由于阵列波导光栅(AWG)具有增强光纤单向传输能力作用，因此，阵列波导光栅被认为是构建高速大容量光通信波分复用/解复用系统的关键器件，在国内外都有广泛的研究［1－9］。但是传统的硅基二氧化硅(Silica on a Silicon)阵列波导光栅，其材料本身的折射率和波导长度随着温度变化发生改变，这导致信道中心波长发生变化，因此，目前在此类AWG 的应用中都需要加热器或Peltier 冷却器来稳定通道输出波长。但温度控制器需要持续供电消耗一定的能量，还需要一定的控制电路，这将会增加系统的复杂性和应用成本，限制AWG 的使用范围。为了消除AWG 温度的影响，无热化AWG 已经被广泛的研究［10－15］，无热化AWG 保持了传统AWG 的性能不受外界温度影响。

近年来，由群聚合物波导结构构成的无热化AWG 的方法是一种最有吸引力的方法，这种AWG由上包层的聚合物和芯层的二氧化硅群聚合物构成的，具有制作过程简单的优点［16］。本文是通过理论模拟优化这种无热化AWG。

1 无热化AWG 优化原理

讨论无热化条件，首先讨论阵列波导光栅中心波长随温度的变化，可表示为

在这里，λc是阵列波导光栅的中心波长，T 是温度，nc是波导有效折射率，dnc/dT 是波导的热光系数，并且αsub是基底的热膨胀系数。

在这里C 是一体化系数，假设当T=T0时，λc=λ0和nc=nc0，我们能够确定C 的值

把方程(3)代入方程(2)得

因此，方程(4)得到随温度变化中心波长漂移

取Δλ=0，方程(5)得到无热……