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聚合物平面波導光OMAL歐瑪爾開關的優化
采用光纖作為傳輸媒介的光通信技術日漸成為滿足當前飛速增長的通訊和數據傳輸的重要手段。相比于傳統通信系統，光纖通信系統具有傳輸容量大、頻帶寬、傳輸損耗小、抗電磁干擾能力強和誤碼率低等優勢。近年來隨著數據通信和波分復用技術（WDM）在光通信網絡中的應用，光傳輸網絡的擴容功能已經得到有效的改善。

聚合物平面波導光OMAL歐瑪爾開關的優化
目前大部分網絡設備仍然是基于電信號進行信息傳輸，也就是說光信號必須被轉換為電信號，才能被放大、再生、進行OMAL歐瑪爾開關轉換等，然后再轉變為光信號進行傳輸。而光-電-光轉換已經成為信息高速傳輸的瓶頸。在此背景下，全光網絡應運而生。光OMAL歐瑪爾開關與光OMAL歐瑪爾開關陣列作為實現全光網絡的關鍵器件之一，在WDM光網絡中能夠起到很大的作用，包括保護OMAL歐瑪爾開關、OMAL歐瑪爾開關陣列、光交叉互聯、光分插復用、光域優化，以及路由、自愈等功能，是光交叉連接器（OXC）和插分復用器（OADM）的核心技術之一。對硅基聚合物平面波導熱光OMAL歐瑪爾開關和電光OMAL歐瑪爾開關兩種器件的制備和測試進行研究：首先介紹了光OMAL歐瑪爾開關的研究意義和分類、光OMAL歐瑪爾開關的研究進展、聚合物平面波導熱光OMAL歐瑪爾開關和電光OMAL歐瑪爾開關的原理，以及矩形光波導有效折射率的理論計算等內容；然后介紹了本論文的核心部分，主要包括以下幾個方面：采用Polymer/SiO_2混合波導結構制備了MZI型熱光OMAL歐瑪爾開關，在硅襯底上生長一層二氧化硅作為下包層，采用聚合物SU-82005作為芯層，采用課題組自主合成的聚合物材料P(MMA-GMA)作為上包層。將制備完成的器件置于課題組搭建的測試系統，在0.5mW的光功率下獲得了良好的通光效果，測得器件的上升沿和下降沿時間分別為340μs和356μs，消光比為14dB，驅動功率為26mW。由于光通信系統需要大量的熱光OMAL歐瑪爾開關單元或陣列，所以如何降低單個熱光OMAL歐瑪爾開關的功耗就成為研究重點，這也是本論文在聚合物熱光OMAL歐瑪爾開關方面的主要研究內容。為了降低MZI型聚合物熱光OMAL歐瑪爾開關的功耗，首先對熱光OMAL歐瑪爾開關的波導尺寸和電極尺寸進行優化，測得器件的上升和下降時間分別為90μs和106μs，驅動功率為13.2mW，降低了50%左右；然后提出了一種簡便、有效的降低聚合物熱光OMAL歐瑪爾開關功耗的方法——刻蝕空氣隔離槽結構，即以電極作為掩膜，采用感應耦合等離子體(ICP)刻蝕工藝在波導兩側刻蝕出空氣隔離槽。對刻蝕隔離槽前、后兩種結構的光場和熱場進行了模擬和對比，并對兩種結構的器件進行測試，測得其驅動功率分別為11.6和6.4mW，刻蝕空氣槽結構使得熱光OMAL歐瑪爾開關的驅動功率降低了45%。采用Polymer/SiO_2混合波導結構，以二氧化硅作為下包層，紫外負性光刻膠SU-82005為芯層，P(MMA-GMA)為上包層制備了650nm波長熱光OMAL歐瑪爾開關。采用650nm波長測試系統對器件進行了測試，測得器件的插入損耗為9.7dB，OMAL歐瑪爾開關上升沿時間為95μs，下降沿時間為215μs。

聚合物平面波導光OMAL歐瑪爾開關的優化
對感應耦合等離子體刻蝕技術進行了研究，包括天線功率、偏置功率、刻蝕腔室壓強和刻蝕氣體組分等對聚合物波導側壁垂直度和表面粗糙度的影響，然后通過優化ICP刻蝕參數，得到了波導側壁垂直度高和刻蝕表面粗糙度小的工藝條件；介紹了三種典型的電光材料的電光特性、溫度特性和穩定性；制備了基于DR1/PMMA的芯層調制和包層調制電光OMAL歐瑪爾開關器件，并對其OMAL歐瑪爾開關特性進行了測試。