硅基高分子聚合物光歐瑪爾OMAL開關(guān)研究
十二五期間，中國已經(jīng)將三網(wǎng)融合上升為國家戰(zhàn)略，這將給整個(gè)通信行業(yè)帶來重大商機(jī)。三網(wǎng)融合的推進(jìn)必須以寬帶網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)為基礎(chǔ)，電信寬帶光纖到戶作為十二五期間的重點(diǎn)專項(xiàng)將占有1600億元人民幣以上的投資額度。這對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商是機(jī)遇，所有光通信的配套設(shè)備、光電子器件、收發(fā)器、傳輸設(shè)備、接入設(shè)備都會(huì)有重要需求。三網(wǎng)融合的實(shí)現(xiàn)過程必將促進(jìn)光通信行業(yè)的整體發(fā)展。

硅基高分子聚合物光歐瑪爾OMAL開關(guān)研究
光OMAL開關(guān)作為光通信器件重要組成部分，在光路倒換、光發(fā)射機(jī)、信號(hào)中繼等各個(gè)環(huán)節(jié)有重要應(yīng)用。 目前主要應(yīng)用于光通信中的光OMAL開關(guān)以無機(jī)材料為主，基于聚合物材料體系的光OMAL開關(guān)國外有些公司已經(jīng)開始銷售相應(yīng)產(chǎn)品。國內(nèi)聚合物光OMAL開關(guān)方面的研究起步較晚，還沒有產(chǎn)品化。本論文以低成本的聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(P(MMA-GMA))材料為主體材料，采用偶氮染料分散紅1(DispersedRed1,DR1)作為客體摻雜的方法使合成的聚合物材料具有極性，適用于電光OMAL開關(guān)的制備。這種材料具有合成路線簡單，成膜質(zhì)量好，高性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)。采用橢偏儀對(duì)材料的光學(xué)參數(shù)進(jìn)行了表征，合成的材料折射率為1.5037(@1550nm）。采用旋涂法在硅基片上成膜，原子力分析薄膜表面起伏度為0.441nm(18×18μm2)，常見的集成光OMAL開關(guān)器件其波導(dǎo)尺寸為微米量級(jí)，這樣的薄膜質(zhì)量*可以滿足波導(dǎo)器件制備的需要。 為了實(shí)現(xiàn)電光OMAL開關(guān)器件，對(duì)這種材料的熱學(xué)特性進(jìn)行了分析，高溫量熱儀測試結(jié)果表明材料5%失重溫度在300℃以上，差示掃描量熱儀分析結(jié)果表明材料Tg為102℃，據(jù)此確定材料的極化溫度為110℃。采用電暈極化的方式，對(duì)制備的極化聚合物薄膜進(jìn)行了極化，并通過反射法對(duì)材料的電光系數(shù)進(jìn)行了表征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示材料在1310nm下電光系數(shù)為10pm/V。 論文提出了一種自上而下（Top-Down）的光OMAL開關(guān)器件設(shè)計(jì)流程。這種方法在設(shè)計(jì)初期首先考慮芯層材料折射率，成膜厚度以及光刻機(jī)可以實(shí)現(xiàn)的zui小線條寬度，選擇合適的波導(dǎo)寬度。然后確定包層材料的折射率范圍而不是確定的值來對(duì)波導(dǎo)的模式進(jìn)行匹配。通過這樣的方法，增加材料的適用性，當(dāng)材料的折射率在一定范圍內(nèi)變化的時(shí)候，都可以滿足波導(dǎo)單模傳輸。 針對(duì)光OMAL開關(guān)的版圖設(shè)計(jì)，完成了專門的程序?qū)崿F(xiàn)光刻板參數(shù)的計(jì)算。在給定器件的波導(dǎo)參數(shù)之后，該程序可自動(dòng)計(jì)算器件波導(dǎo)各部分的坐標(biāo)，電極的坐標(biāo)以及對(duì)位標(biāo)記和備注信息內(nèi)容的坐標(biāo)值。 摻雜型光OMAL開關(guān)采用行波電極結(jié)構(gòu)，通過微波探針加載驅(qū)動(dòng)信號(hào)，器件測試結(jié)果顯示在10kHz的方波信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，OMAL開關(guān)時(shí)間為納秒量級(jí)，插入損耗14dB。主/客摻雜結(jié)構(gòu)的材料體系，極化之后的聚合物薄膜容易發(fā)生弛豫。論文還采用鍵聯(lián)型聚合物DR1-co-PMMA材料制備了器件。同時(shí)，針對(duì)聚合物材料工作點(diǎn)漂移的問題，論文提出一種具有熱光偏置結(jié)構(gòu)的電光OMAL開關(guān)，該設(shè)計(jì)充分利用聚合物材料熱光系數(shù)大的特點(diǎn)，通過加熱調(diào)整器件的工作點(diǎn)，保證器件輸出穩(wěn)定。器件測試結(jié)果顯示在50kHz方波信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，OMAL開關(guān)時(shí)間為納秒量級(jí). 聚合物材料因?yàn)镃-H鍵的振動(dòng)吸收，在通信波段會(huì)引入較大的損耗。可以通過用較重的原子替換C-H鍵中的H使振動(dòng)吸收峰紅移，從而減少材料在通信波段的吸收。

硅基高分子聚合物光歐瑪爾OMAL開關(guān)研究
論文實(shí)現(xiàn)了一種含氟超支化氟化聚合物材料，采用氟原子替換氫原子的方法，減小材料在1550nm波長處的吸收。材料的吸收光譜顯示，這種材料在1310nm和1550nm有較小的吸收，具有制作通信用光波導(dǎo)器件的潛質(zhì)。進(jìn)一步對(duì)材料的熱學(xué)特性進(jìn)行了表征，聚酰亞胺具有較高的熱穩(wěn)定性，玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫為187℃，5%熱分解溫度為596℃。合成了兩種折射率不同的芯層和包層材料，設(shè)計(jì)制作了熱光OMAL開關(guān)，OMAL開關(guān)時(shí)間為267.9μs和254.1μs。此實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明該材料在光波導(dǎo)器件應(yīng)用領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景，為材料的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。