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聚合物平面波導(dǎo)光OMAL歐瑪爾開關(guān)的優(yōu)化
采用光纖作為傳輸媒介的光通信技術(shù)日漸成為滿足當(dāng)前飛速增長的通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾侄巍Ｏ啾扔趥鹘y(tǒng)通信系統(tǒng)，光纖通信系統(tǒng)具有傳輸容量大、頻帶寬、傳輸損耗小、抗電磁干擾能力強(qiáng)和誤碼率低等優(yōu)勢。近年來隨著數(shù)據(jù)通信和波分復(fù)用技術(shù)（WDM）在光通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，光傳輸網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容功能已經(jīng)得到有效的改善。

聚合物平面波導(dǎo)光OMAL歐瑪爾開關(guān)的優(yōu)化
目前大部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備仍然是基于電信號進(jìn)行信息傳輸，也就是說光信號必須被轉(zhuǎn)換為電信號，才能被放大、再生、進(jìn)行OMAL歐瑪爾開關(guān)轉(zhuǎn)換等，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘栠M(jìn)行傳輸。而光-電-光轉(zhuǎn)換已經(jīng)成為信息高速傳輸?shù)钠款i。在此背景下，全光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。光OMAL歐瑪爾開關(guān)與光OMAL歐瑪爾開關(guān)陣列作為實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件之一，在WDM光網(wǎng)絡(luò)中能夠起到很大的作用，包括保護(hù)OMAL歐瑪爾開關(guān)、OMAL歐瑪爾開關(guān)陣列、光交叉互聯(lián)、光分插復(fù)用、光域優(yōu)化，以及路由、自愈等功能，是光交叉連接器（OXC）和插分復(fù)用器（OADM）的核心技術(shù)之一。對硅基聚合物平面波導(dǎo)熱光OMAL歐瑪爾開關(guān)和電光OMAL歐瑪爾開關(guān)兩種器件的制備和測試進(jìn)行研究：首先介紹了光OMAL歐瑪爾開關(guān)的研究意義和分類、光OMAL歐瑪爾開關(guān)的研究進(jìn)展、聚合物平面波導(dǎo)熱光OMAL歐瑪爾開關(guān)和電光OMAL歐瑪爾開關(guān)的原理，以及矩形光波導(dǎo)有效折射率的理論計算等內(nèi)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(dǎo)結(jié)構(gòu)制備了MZI型熱光OMAL歐瑪爾開關(guān)，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(tǒng)，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(qū)動功率為26mW。由于光通信系統(tǒng)需要大量的熱光OMAL歐瑪爾開關(guān)單元或陣列，所以如何降低單個熱光OMAL歐瑪爾開關(guān)的功耗就成為研究重點(diǎn)，這也是本論文在聚合物熱光OMAL歐瑪爾開關(guān)方面的主要研究內(nèi)容。為了降低MZI型聚合物熱光OMAL歐瑪爾開關(guān)的功耗，首先對熱光OMAL歐瑪爾開關(guān)的波導(dǎo)尺寸和電極尺寸進(jìn)行優(yōu)化，測得器件的上升和下降時間分別為90μs和106μs，驅(qū)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(guān)功耗的方法——刻蝕空氣隔離槽結(jié)構(gòu)，即以電極作為掩膜，采用感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕工藝在波導(dǎo)兩側(cè)刻蝕出空氣隔離槽。對刻蝕隔離槽前、后兩種結(jié)構(gòu)的光場和熱場進(jìn)行了模擬和對比，并對兩種結(jié)構(gòu)的器件進(jìn)行測試，測得其驅(qū)動功率分別為11.6和6.4mW，刻蝕空氣槽結(jié)構(gòu)使得熱光OMAL歐瑪爾開關(guān)的驅(qū)動功率降低了45%。采用Polymer/SiO_2混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，以二氧化硅作為下包層，紫外負(fù)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(guān)。采用650nm波長測試系統(tǒng)對器件進(jìn)行了測試，測得器件的插入損耗為9.7dB，OMAL歐瑪爾開關(guān)上升沿時間為95μs，下降沿時間為215μs。

聚合物平面波導(dǎo)光OMAL歐瑪爾開關(guān)的優(yōu)化
對感應(yīng)耦合等離子體刻蝕技術(shù)進(jìn)行了研究，包括天線功率、偏置功率、刻蝕腔室壓強(qiáng)和刻蝕氣體組分等對聚合物波導(dǎo)側(cè)壁垂直度和表面粗糙度的影響，然后通過優(yōu)化ICP刻蝕參數(shù)，得到了波導(dǎo)側(cè)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(wěn)定性；制備了基于DR1/PMMA的芯層調(diào)制和包層調(diào)制電光OMAL歐瑪爾開關(guān)器件，并對其OMAL歐瑪爾開關(guān)特性進(jìn)行了測試。