专利名称：双电极温度调谐聚合物波导Bragg双面光栅滤波器的制作方法
技术领域：
本发明属于光纤光栅元器件领域，尤其涉及涉及热光调谐聚合物波导Bragg光栅设计和制造技术。
背景技术：
波导光栅滤波器是波分复用系统中的关键器件。随着技术的不断发展，集成的波导光栅已被广泛的应用于波导输入输出稱合器、分束器、滤波器、传感器等。有机聚合物因为具有传输损耗低、热稳定和可靠性高、高热光系数和低热传导率、兼容性好、造价低廉、易于集成等优势。目前，有机聚合物逐渐成为集成光学中重要材料。用有机聚合物材料可使 器件设计和制作有较大的灵活性。同时聚合物材料热光效应比较明显，适合制备聚合物热光调谐光栅器件。传统温度调谐光栅器件只有单一光栅和单一电极，由于受到结构的限制，存在反射率峰值不高，光栅长度长、热光调谐范围小、调制速率低等问题，影响了器件的整体性能
发明内容
发明目的针对上述现有存在的问题和不足，本发明提供了一种周期内有效折射率差别更大，反射率更大，双电极同时进行电流的控制的双电极温度调谐聚合物波导Bragg双面光栅滤波器，使其调谐速率更快。反射谱参数更稳定。技术方案为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案一种双电极温度调谐聚合物波导Bragg双面光栅滤波器，包括恒温板、硅基板、下包层、下电极、波导双面光栅、上包层和上电极，所述恒温板、硅基板、下包层、下电极、波导双面光栅、上包层和上电极从下往上依次叠合在一起；所述下电极和上电极均设有电极引线，并通过该电极引线与电流源连接组成升温装置；所述波导双面光栅包括下光栅、直波导和上光栅，并由所述下光栅、直波导和上光栅从下至上依次叠合构成。本发明在波导双面光栅两侧均刻有光栅结构，，从而使周期波导有效折射率的差值会随之增大，反射率也会增大。滤波器工作时电流源输出电流使波导双面光栅两侧上电极和下电极同时产生热量对其进行温度调谐，可使调谐速率更快，反射参数更稳定。作为优选，所述下包层、上包层和波导双面光栅的材料热光系数为负数。波导双面光栅材料选择为热光系数较大的聚合物材料，上下两个电极选用电流控制的加热电极。通过注入电流可调整波导光栅结构有效折射率的变化，则谐振波长会随之变化。实现波长温度调谐的功能。作为优选，所述波导双面光栅材料采用紫外光固化有机聚合物，该有机聚合物的热光特性为-1.8X10_4/°C有益效果与现有技术相比，本发明具有以下优点在波导双面光栅两侧均刻有光栅结构，从而使周期波导有效折射率的差值会随之增大，反射率也会增大；同时双电极进行电流的控制，可以使得调谐速率更快，反射谱参数更稳定，实现很好的反射、调谐效果，可有效减小光栅的长度，做到利于器件集成的效果。
图I为本发明结构示意图；图2为本发明实施例与传统波导光栅滤波器的反射率温度调谐对比；图3为本发明实施例与传统波导光栅滤波器的带宽温度调谐对比；图4为本发明实施例与传统波导光栅滤波器的波长温度调谐对比。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各 种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图I所示，一种双电极温度调谐聚合物波导Bragg双面光栅滤波器，将恒温板I、娃基板2、下包层3、下电极4、波导双面光栅、上包层5和上电极6从下往上依次叠合在一起；在所述下电极4和上电极6上引出电极引线10，并通过该电极引线10与电流源11连接组成加热用的升温装置，同时上述波导双面光栅包括下光栅7、直波导8和上光栅9，并由所述下光栅7、直波导8和上光栅9从下至上依次叠合构成。室温下，光在波导双面光栅中
传输，中心波长入 B = 2neff Λ，3dB 带宽= λΒ \(^-)2 + -)2，反射率^ ax = tanh2(^Z —)
V lneffLneff
的波被反射回来，其中nrff为波导有效折射率，Λ为光栅周期，An表示一个周期内有效折射率的平均变化，L为光栅长度。对波长表达式两边微分Λ λΒ = 2 Δ neff A +2neff Δ Λ (I)
AAb 2Δ β#Λ 2neffAA两边比上λΒ，得^+(2)
4IneffA
An wΛ A其中i = CAT M = aAT，温度变化，材料膨胀，同时使折射率变化。
neffΛ令Kt = ζ+α，则 Ijl = (ΔΓ(3)
凡B所述波导双面光栅采用负热光系数材料的器件。电流源11工作时，电流通过电极引线10传到上电极6和下电极4产生热量，热量从电极向波导光栅器件传输，波导光栅温度升高，Kt为负，谐振波长随温度升高降低。由于波导双面光栅中波导高的部分较波导低的部分离电极近，所受到温度影响大，有效折射率变化程度大，Δ η会随温度升高减小逐渐趋于稳定(虽然neff也减小,其倒数增加，但所产生的影响小于Λ n，故主要看Λ η影响)，则反射率和带宽会随温度升高而降低。连续改变电流，便可实现波长连续调谐的功能。选用商用的有机聚合物紫外固化ZPU系列材料，该材料的热光特性Kt = -I. 8Χ 10_4/°C，确定设计参数如表I所示。表I温度调谐波导双面光栅设计参数
权利要求
1.一种双电极温度调谐聚合物波导Bragg双面光栅滤波器，其特征在于包括恒温板(I)、硅基板(2)、下包层(3)、下电极(4)、波导双面光栅、上包层(5)和上电极(6)，所述恒温板(I)、硅基板(2)、下包层(3)、下电极(4)、波导双面光栅、上包层(5)和上电极(6)从下往上依次叠合在一起；所述下电极(4)和上电极(6)均设有电极引线(10)，并通过该电极引线(10)与电流源(11)连接组成升温装置；所述波导双面光栅包括下光栅(7)、直波导(8)和上光栅(9 )，并由所述下光栅(7 )、直波导(8 )和上光栅(9 )从下至上依次叠合构成。
2.根据权利要求I所述双电极温度调谐聚合物波导Bragg双面光栅滤波器，其特征在于所述下包层、上包层(5)和波导双面光栅的材料热光系数为负数。
3.根据权利要求I所述双电极温度调谐聚合物波导Bragg双面光栅滤波器，其特征在于所述波导双面光栅材料采用紫外光固化有机聚合物，该有机聚合物的热光特性为-I. 8 X IO^V0C ο
全文摘要
本发明公开了一种双电极温度调谐聚合物波导Bragg双面光栅滤波器，包括恒温板、硅基板、下包层、下电极、波导双面光栅、上包层和上电极，所述恒温板、硅基板、下包层、下电极、波导双面光栅、上包层和上电极从下往上依次叠合在一起；所述下电极和上电极均设有电极引线，并通过该电极引线与电流源连接组成升温装置；所述波导双面光栅包括下光栅、直波导和上光栅，并由所述下光栅、直波导和上光栅从下至上依次叠合构成。本发明在波导双面光栅两侧均刻有光栅结构，从而使周期波导有效折射率的差值会随之增大，反射率也会增大；同时调谐速率更快，反射谱参数更稳定，实现很好的反射、调谐效果，可有效减小光栅的长度，做到利于器件集成的效果。
文档编号G02F1/01GK102914881SQ201110418738
公开日2013年2月6日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者胡国华, 闫以建, 恽斌峰, 钟嫄, 崔一平 申请人:东南大学