С. C. Андросов, ,
,
Кубанский государственный университет, Краснодар
Создание планарных Y-образных
разветвителей для PON
Представлены разработка и изготовление одномодовых планарных интегрально-оптических Y-образных разветвителей с круглой формой поперечного сечения каналов для распределения оптического сигнала в системах кабельного телевидения и пассивных оптических сетях.
Пассивные Y-образные разветвители находят применение в широкополосных волоконно-оптических сетях мультисервисного множественного доступа PON (Passive Optical Network), которые позволяют предоставлять по одному оптическому волокну услуги передачи данных и телефонии с высоким качеством. Важным преимуществом планарных разветвителей является то, что коэффициент передачи Y-разветвителя слабо зависит от рабочей длины волны и является практически постоянным во всем рабочем диапазоне длин волн от 1260 до 1680 нм.
Целью работы является разработка, изготовление и исследование планарного интегрально-оптического Y-разветвителя с одномодовым распространением оптического излучения на длине волны 1,5 мкм, пригодного для стыковки с оптическими волоконными световодами.
Для создания планарного Y-разветвителя с минимальными потерями в волноводной структуре была разработана оптимальная геометрическая конфигурация одномодовой волноводной схемы разветвителя при помощи трехмерного метода распространяющегося пучка. Конечным результатом проектирования являлся металлизированный фотошаблон с волноводными структурами разветвителей с S-образными изгибами, образованными двумя дугами окружности для снижения радиационных потерь оптического излучения.
В качестве подложки при изготовлении разветвителей использовалось стекло К8. На одну из сторон стеклянной пластинки наносилось маскирующее покрытие в виде тонкого слоя алюминия (толщина 0,6 мкм). В маскирующем слое алюминия с помощью фотолитографии и последующего травления формировались структуры разветвителей.
Подготовленная таким образом стеклянная подложка с маскирующим слоем помещалась в расплав солей AgNO3 и NaNO3, взятых в молярном соотношении 1:200. Ионный обмен проводился при температуре 330ºС в течение 80 минут.
Для получения планарных разветвителей с минимальными потерями и придания им симметричной формы было проведено заглубление волноводных структур в стеклянную подложку. Заглубление проводилось при помощи электростимулированной миграции ионов Na+ в стеклянную подложку из расплава соли NaNO3. Стимулирующее напряжение составляло 290 В, температура расплава – 380°С, время протекания процесса заглубления – 60 минут. Под действием электрического тока ионы Ag+ мигрируют вглубь подложки, а на их место входят ионы Na+ из расплава соли NaNO3, восстанавливая первоначальную структуру стекла [1]. Внешний вид торцов каналов планарного Y–разветвителя представлен на рис. 1.
Из рис. 1 видно, что выходные торцы разветвителя имеют форму поперечного сечения близкую к круглой, что хорошо согласуется с круглой формой поперечного сечения сердцевины волоконного световода. Разветвитель не имеет коллоидной окраски. Кроме того, интегрально-оптический разветвитель погружен в стекло, что позволило с одной стороны уменьшить влияние шероховатости поверхности подложки на распространение излучения в разветвителе, а с другой – получить симметричный волновод, что также позволяет уменьшить оптические потери при торцевой стыковке со световодом.
Проведенные на λ=1,5 мкм измерения показали, что в волноводах разветвителей распространяется одна мода, числовая апертура изготовленных разветвителей NA=0,12, вносимые потери в каналах планарного разветвителя составили 0,3 дБ, неравномерность деления по каналам 0,2 дБ, обратные потери 46 дБ.
Список литературы
1. Никитин В. А., Яковенко миграция ионов в интегральной оптике. Краснодар: изд-во КубГУ, 2010.
