二氧化硅波导马赫-泽德型2×2热光开关损耗对设计与加工精度的依赖性研究

王军，付秀华，郭丽君

（1.长春理工大学　光电工程学院，长春　130022；2.长春理工大学　理学院，长春　130022）



二氧化硅波导马赫-泽德型2×2热光开关损耗对设计与加工精度的依赖性研究

王军1，付秀华1，郭丽君2

（1.长春理工大学光电工程学院，长春130022；2.长春理工大学理学院，长春130022）

摘要：用有限差分光束传播法（Three-dimensional beam Propagation Model，3D-BPM）三维模拟技术，系统研究了基于单模波导定向耦合器的马赫-泽德2×2热光开关对器件的设计方法及加工精度的依赖关系。由于器件的光学损耗与器件结构误差有很大的影响，所以将实际测得的加工误差转换为公差后引入到设计中，对器件的性能进行优化，使器件的插入损耗改进到1.5dB以下，即芯片上的光损耗减小到0.5dB以下，隔离度提高到20dB以上，可提高实际产品设计与生产的成功率。

关键词：3dB定向耦合器；马赫-泽德型2×2热光开关；光束传播法

随着通信行业的快速发展，人们对信息量的需求呈爆炸式的增长。但是传统的通信网络受带宽的限制，使其不能达到现代通信发展的要求。于是引入了基于光纤的全光网络，而基于光波导的平面光波线路（Planar lightwave circuit，PLC）技术在网络中的一些操作器件上得到广泛的应用，最典型的是阵列波导光栅（Arrayed Waveguide Grating，AWG）和光波分束器［1，2］。作为全光网络的关键器件，光开关起着上下路信号和多路信号间光路交换的作用，而利用半导体材料的电光效应、热光效应和等离子效应可制作出相对应的电光、热光和全光开关［3］。热光开关由于加工工艺比较成熟，是目前直接针对工业应用的要求开展研究较多的一种光开关，具有驱动功耗低、隔离度高、易于集成为大规模的开关阵列和加工成本低等优点。……