2μm波段大容差马赫-曾德尔干涉仪光开关设计与验证OA

集成可编程微波光子信号处理器凭借其高度灵活性和大带宽等优势,在多种信号处理应用中展现出广泛前景。其中,马赫曾德尔干涉仪光开关作为可编程微波光子信号处理器的核心基础器件,其结构性能易受到制造工艺误差的影响,从而导致整体器件损耗、消光比及带宽等指标下降。针对这一问题,本研究设计并制备了一种工作于2μm波段的光开关架构,其中光开关采用微弯定向耦合器架构,并结合时域有限差分数值仿真与实验测试,对其光学性能及制造容差特性进行了系统分析。研究结果表明,通过采用更长的工作波长并合理增加波导尺寸,在保证单模传输条件的同时,可显著降低器件对工艺波动的敏感性,从而有效提升制备一致性与运行可靠性。实验证明所提出的光开关在超过60 nm的光谱带宽及±20 nm的工艺偏差范围内均表现出稳定分光性能。基于此,研制了4×4光开关网络,并实现了信号的灵活切换。本研究为高性能、高良率的大规模光子集成电路的发展提供了有力支撑,在大规模高密度硅基光子集成领域具有重要应用价值。