650nm聚合物阵列波导光栅波分复用器设计

【作者】 谭震宇； 张峰； 陈长鸣； 孙小强； 王菲； 张大明；

【机构】 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区,吉林大学电子科学与工程学院；

【摘要】 在三网融合和光纤入户的推进过程中,650nm的塑料光纤传输系统是很有希望的解决方案之一。此外,在飞机、舰艇等短距离通信环境中,650nm的塑料光纤传输系统也有很强的竞争力。作为波分复用系统核心器件的650nm聚合物阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating,AWG)波分复用器可实现光交叉互连、光分插复用等多项功能。AWG作为光通信的关键器件,具有集成度高的特点,适用于实现多通道数、窄带宽间隔的波分复用的功能,此外还具有低成本,高性能的优势,有利于实现大规模生产,已成为当前研究的热点。本文定位于650nm短距离通信这个新兴领域,并选用PMMA材料制作器件,对650nm波段的聚合物AWG进行了设计,选择PMMA-GMA共聚物作为包层材料,使用双酚A型环氧树脂作为折射率调节剂,测得在650nm波长下包层材料折射率为1.530,芯层材料折射率为1.547。为满足在650nm波长下的单模传输条件,计算出波导截面尺寸为2μm×2μm。用束传播方法(Beam PropagationMethod-BPM)优化设计出16信道AWG器件的版图结构,如图1所示。器件主要结构参数:罗兰圆直径为5034.07μm,相邻阵列波导长度差为23.226μm,输出平板波导衍射级数为51,自由光谱区FSR为13nm。图2为AWG器件传输光谱的理论模拟结果,图中显示,器件的信道间隔为0.79992nm,插入损耗小于13dB,串扰小于-30dB。更多还原