论文部分内容阅读
随着光电子产业的发展,人们把目光投向了有机器件与无机器件的集成方向。无机材料具备稳定性好、低损耗、易封装等优势,有机材料具备柔性、可掺杂、热光系数大、自愈性等优势,把有机材料和无机材料结合起来实现优势互补是近年来研究的热点。本论文主要研究有机无机集成型双层器件,两层材料分别为有机聚合物材料和无机二氧化硅材料,此器件为空间集成和有机无机混合集成奠定了基础。论文主要研究用于雷达系统,特别是光控相控阵雷达的光波导延迟线装置,此装置体积小、重量轻,可提高雷达性能、抗电磁干扰。论文主要包括材料选取、版图设计、器件制备、工艺优化和封装测试。有机材料方面:本论文选择紫外固化NOA材料制备交叉型光波导延迟线,对材料的成膜性进行研究,并对折射率进行拟合,包括NOA61,NOA63,NOA73,NOA74,NOA88。经优化,NOA系列材料的成膜性,均小于1nm。本文采用SU-8等聚合物材料作为波导芯层,PMMA材料作为包层,制备弯曲光波导延迟线器件,对器件进行测试,得到器件的红外输出光斑。为减小器件插入损耗,利用抛光设备,对样品进行端面抛光。研究NOA材料的直接光写入制备波导与纳米压印制备波导。直接光写入时,确定紫外光曝光时间200s,距离掩膜版小于50μm,可直接写入光波导。纳米压印的方法,利用模板,直接压印成型,制备器件的包层NOA63,光固化芯层NOA61,曝光时间200s;可以制备脊型和准矩形波导。无机材料方面:设计并制备了一种高集成度,低成本,低损耗4通道交叉型二氧化硅光波导延迟线阵列。利用BPM软件对交叉结构光波导延迟线的相关参数进行数值模拟,包括:Y分支的损耗,弯曲损耗。综合考虑器件尺寸和损耗参数,设计交叉型延迟线结构的弯曲半径最小为1500μm,引入优化的锥口Y分支结构和垂直相交波导结构。采用半导体制作工艺制备器件,测试得到器件的红外输出光斑,延迟线延迟时间分别为0ps,113ps,226ps和339ps。4通道二氧化硅延迟线阵列,能实现相邻通道相等的延迟时间间隔,且可通过集成实现延迟时间的增加。同时输出端可以与光纤阵列集成。测试方面,搭建延迟装置的测试系统,并利用矢量网络分析仪,分析计算测得器件的延迟时间。最后,讨论有机-无机双层光波导延迟线的可行性方法。使无机延迟线与聚合物光开光集成,完成有源与无源器件集成。在工艺上,讨论在光波导延迟装置上制备有机光开光的可行性。