有機-無機復合材料熱光性質(zhì)研究及波導型可變光衰減器的研制.pdf

1、可變光衰減器作為光功率管理的核心器件，在密集波分復用系統(tǒng)中有著重要的作用。波導型可變光衰減器能實現(xiàn)靈活的波導結構設計，并能高密度集成，因而成為人們研究熱點，研制器件所用的材料以二氧化硅和聚合物居多。但是聚合物器件有明顯的弱點，熱穩(wěn)定性差是突出的問題；二氧化硅光波導是應用最普遍的光波導，但由于二氧化硅材料的熱光系數(shù)較小，用以制備的熱光可變光衰減器往往有功耗大的缺點。有機／無機復合材料由于其結構是有機物和無機物在納米尺度上的分散，因此既有聚

2、合物大熱光系數(shù)的特點，又有二氧化硅熱穩(wěn)定性好的特點，作為一種新的熱光材料已受到人們的重視。對有機／無機復合材料材料的熱光性質(zhì)研究和熱光器件研制逐漸開展起來。本論文的工作就是研究有機／SE機復合材料的熱光性質(zhì)并制作了波導型熱光可變光衰減器。本論文的主要結果包括以下兩個方面： 1)用溶膠凝膠方法制備了MAPTMS／ZPO和PMMA／rEOS兩類有機／無機復合材料薄膜，測量了復合材料薄膜的力學性質(zhì)和熱光性質(zhì)。結果表明無機成分使復合材料

3、的微硬度提高，力學性能加強；無機成分對復合材料的折射率和熱光系數(shù)起到調(diào)節(jié)作用。復合材料具有和聚合物材料相比擬的或更高的熱光系數(shù)，其大小為一1×10-4量級。兩類復合材料的熱光系數(shù)隨無機成分含量的變化規(guī)律不完全相同，MAPTMS／ZPO復合材料的熱光系數(shù)隨無機成分增多而增大；PMMA／TEOS復合材料的熱光系數(shù)隨無機成分的增多先增大后下降，我們分析可能是有機／無機復合材料的微觀結構影響了熱光系數(shù)的變化。 2)我們用兩種不同配比(2

4、0％molZPO和24．5％molZPO)的MAPTMS／ZPO有機／無機復合材料分別作為覆蓋層和波導層，設計制作了MZI波導型熱光可變光衰減器，并對器件的一些重要參數(shù)進行了測量，結果表明器件主要性能指標，基本達到實用要求。器件在1310nm的插入損耗小于3dB，1550nm處插入損耗為6-8dB。1550nm有較大插入損耗主要原因是因為材料中殘留較多的羥基。器件在1550nm波長下，TE偏振能實現(xiàn)31dB的衰減范圍，功耗約為13．2m

5、W；TM偏振能實現(xiàn)25dB的衰減范圍，功耗約為12．7mW；這樣的功耗比二氧化硅波導器件的功耗低一個數(shù)量級以上。1550nm波長下，器件在不同光功率衰減度下的偏振依賴損耗為0．04dB@0dB和2dB@10dB。器件在1480nm-1630nm衰減范圍都大于20dB，在C波段(1530-1570nm)，器件的波長依賴損耗為O．5dB@0dB和+2dB@10dB。器件的響應時間，上升時間為3．2ms，下降時間為4．7ms。器件的PDL較大