玻璃基多模彎曲光波導(dǎo)的設(shè)計與制備.pdf

1、隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，要求通信網(wǎng)絡(luò)具有越來越大的數(shù)據(jù)傳輸帶寬。傳統(tǒng)的基于銅線的電互連技術(shù)存在串?dāng)_、能耗、趨膚效應(yīng)等多方面的問題，使得電互連傳輸?shù)臄?shù)據(jù)帶寬難以滿足現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)帶寬的需求。光互連技術(shù)具有無串?dāng)_、損耗低、大帶寬、低成本等優(yōu)勢，為解決電互連在數(shù)據(jù)傳輸中的帶寬瓶頸提供了新途徑。目前，光互連正在朝著短距離和超短距離光互連發(fā)展，其中光電印制電路板(EOPCB)光互連成為研究者未來幾年的研究重點(diǎn)。光互連層和光收發(fā)

2、模塊之間的耦合問題已經(jīng)成為限制EOPCB發(fā)展的一個難題。
　　本文提出了一種多模90°彎曲光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并從理論和實驗上對其展開研究，有望將其應(yīng)用于EOPCB實現(xiàn)光互連層和光收發(fā)模塊之間耦合。首先，比較了計算多模光波導(dǎo)彎曲損耗的兩種理論:波動光學(xué)和幾何光學(xué)。最后利用Tracepro軟件構(gòu)建多模90°彎曲光波導(dǎo)的模型并進(jìn)行射線追跡仿真，得到光源發(fā)散角、波導(dǎo)芯部寬度、彎曲半徑、波導(dǎo)數(shù)值孔徑同光波導(dǎo)透過率的關(guān)系，利用透過率表征彎曲光波導(dǎo)的

3、彎曲損耗，并給出了制作多模90°彎曲光波導(dǎo)的最優(yōu)參數(shù)。當(dāng)芯部寬度為50μm的彎曲光波導(dǎo)彎曲半徑在5mm-7mm范圍內(nèi)，同時選擇發(fā)散角在7°以內(nèi)的光源作為彎曲光波導(dǎo)的輸入光可以得到最小的彎曲損耗。
　　論文通過Ag+-Na+熱離子交換和電場輔助離子擴(kuò)散技術(shù)在玻璃基片上制作了多模90°彎曲光波導(dǎo)，并觀測光波導(dǎo)端面的顯微結(jié)構(gòu)及通光測試和損耗測試。顯微鏡測量結(jié)果表明，該多模90°彎曲光波導(dǎo)平均掩埋深度為42.765μm，波導(dǎo)芯部水平和豎直

4、方向的尺寸分別約為51.17μm和26.93μm。從光波導(dǎo)的通光光斑上看來，光斑耀眼并且形狀規(guī)則。測試多模90°彎曲光波導(dǎo)的損耗，芯部寬度為50μm的90°彎曲光波導(dǎo)損耗在彎曲半徑為7.5mm到達(dá)最小值，損耗值為2.27dB/cm，實驗值同仿真值匹配較好。理論分析和實驗結(jié)果共同驗證了多模90°彎曲光波導(dǎo)應(yīng)用于EOPCB實現(xiàn)光互連層和光收發(fā)模塊之間耦合的可能性。
　　研究結(jié)果表明玻璃基多模90°彎曲光波導(dǎo)有望應(yīng)用于光互連領(lǐng)域，提高E