[发明专利]一种基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器

说明书

一种用于模分复用系统的基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器，属于聚合物集成光学技术领域。依次由硅衬底、聚合物下包层、聚合物波导芯层、聚合物上包层和加热电极组成，聚合物波导芯层和聚合物上包层制备在聚合物下包层之上，聚合物波导芯层包埋在聚合物上包层和聚合物下包层之中；聚合物波导芯层基于两级MZI结构光波导，在加热电极上施加调制电压后，加热电极下方区域的聚合物波导芯层有效折射率减小，其中传输的光信号的相位也随之改变，因此在输出端的耦合发生变化，由于一级输出弯曲波导只支持LP₀₁和LP_11b模式，因此由于相位改变耦合产生的LP_11a和LP₂₁模式被滤除，从而实现输出光信号的功率的衰减。

技术领域

本发明属于聚合物集成光学技术领域，具体涉及一种用于模分复用系统的基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器。

背景技术

近些年，光通信技术飞速发展，大量信息的传输对交换系统提出了新的挑战，大容量、高速的综合信息传输网络已经成为如今通信技术的发展方向，多路复用技术的出现给庞大的信息传输量提供了保障。而模分复用技术通过利用多种不同的相互正交的光学模式传输不同的信号，可以有效的减少不同波长的光信号的使用，有效的减小了系统的成本和复杂度。

可以实现光强动态变化的可变光衰减器是密集型波分复用系统的组成部分之一，在光通信系统中的可变光衰减器应具有低功耗高响应速度和长期稳定性。光衰减器可以用来衰减通信系统中的光，应用非常广泛，例如均衡光源初始功率，各个复用节点的光信号功率调节，对掺铒光纤放大器进行增益平坦，还可以用于光通信系统的检测。

光衰减器可以分成很多种类，微机电型光衰减器可以通过移动V型镜、调整光栅、阻挡光的传播和旋转反射镜等实现光的衰减，位移型是通过改变两个光纤端面的相对位置来改变光信号在其中传输的损耗，对光纤端面的相对位置进行精确的控制，从而控制光的衰减，除此之外，还包括液晶型和平面光波导型。由于平面光波导型光衰减器具有设计简单、易于集成的优点，可以满足未来光通信组件的小型化封装要求，因此近些年被广泛研究。但目前能够应用于模分复用系统的模式不敏感的光衰减器的研究还比较缺乏，仍有很大的研究空间。

用于制备平面光波导型光衰减器的材料有很多种，其中有机材料具有无机材料所没有的热光系数大、热导率小和制备过程简单的特点。所以，用聚合物材料制备的光衰减器拥有功耗低和造价便宜的优点。

发明内容

为了克服传统的光衰减器的不足，本发明的目的在于提供一种可以应用于模分复用系统的基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器，该可变光衰减器支持LP₀₁、LP_11b、LP_11a和LP₂₁四种模式，且对这四个模式的光信号的衰减不敏感。本发明有效的扩展了聚合物基集成光电子器件在模分复用系统中的应用，且制备工艺简单，成本低廉，具有重要的实际应用价值。

本发明采用传统的MZI平面光波导结构，这种结构在平面光波导型光衰减器和光通信领域应用十分广泛。本发明所述的一种基于两级Mach-Zehnder interferometer(MZI)结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器，从下至上依次由硅衬底、聚合物下包层、聚合物波导芯层、聚合物上包层和加热电极组成，聚合物波导芯层和聚合物上包层制备在聚合物下包层之上，聚合物波导芯层包埋在聚合物上包层之中，如附图1所示。所述的聚合物可变光衰减器的上、下包层材料均选用聚合物材料EpoClad，折射率为1.56；聚合物波导芯层材料选用聚合物材料EpoCore，折射率为1.572；加热电极选用铝电极。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：