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PDMS基光子器件的耦合光栅与波导研究

2021-02-24刘启发赵子岳胡金高娃宾璟橦成谢锋

刘启发,张 琳,赵子岳,胡金高娃,宾璟橦,成谢锋

1.南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏 南京 210003

2.南京邮电大学电子与光学工程、微电子学院,江苏 南京 210023

近年来,柔性材料以可拉伸、可折叠、可弯曲等性质在光子器件领域拓展出特有的光电性能,同时柔性光子器件具有低能耗、抗电磁干扰等明显优势[1],因此在通信技术[2]、传感技术、生物医学等多学科交叉领域具有广阔的应用前景。

聚二甲基硅氧烷(PDMS)以其优异的化学惰性、热稳定性、光学透明性和生物相容性在医疗卫生[3-7]、光互连[8-11]、生物表皮传感[12-13]等领域被广泛应用。2015年,Karrock等[3]提出通过调控PDMS布拉格光栅的眼部压力传感器,用于治疗青光眼和增强人工晶状体;与之类似,通过布拉格光栅的滤波波长⁃光栅参数⁃受力的关系实现力敏检测的PDMS光学力敏传感器应用于表皮传感[6];以及在光互连领域拉伸和弯曲波导不会大程度增加额外损耗的PDMS 可拉伸光波导链路[10]。

由于PDMS材料成本低廉、适用领域广泛以及微纳米加工技术的发展,2012年,Ramuz等[6]设计了两个厚度为600 μm的PDMS双向集成型波导耦合光栅压力传感器。2021年,Peng等[13]提出类似结构并通过硅光栅模板获得PDMS耦合光栅,因其基于布拉格条件可以很好地实现光子信息的高效获取,并且具有较高的空间自由度、较小的对准容差,有利于光子芯片的集成封装[14]。在PDMS基集成光子器件的研究[11,15-18]中,Bosman 等[10]提出应用于通信网络WDM的集成光学器件:存在单个波导光栅的非对称型PDMS布拉格耦合器(ABC)的滤波器;……

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