本申请的主要研究内容是采用体硅微细加工技术,利用硅的各向异性在(110)硅片上通过湿法定向化学腐蚀工艺制备满足液晶光衰减器件性能要求的自对准光纤槽,设计并制作相应的液晶微盒以及透明导电电极,研究聚合物网络液晶材料的调制工艺和参数,利用聚合物网络液晶在不同电场强度下引起的光的散射效应的变化,来实现对光路能量的可控连续衰减,从而设计制作出一种新型的液晶连续可变光衰减器原型器件。通过对液晶调制参数的调整和器件结构的优化,为液晶光衰减器件的实用化在理论上和技术上创造条件。 本项目提出的新型液晶光衰减器的研制方案克服了传统光衰减器体积大、成本高、响应速度慢等缺点,容易实现器件的多阵列化及小型化、低成本和低能耗,采用聚合物网络液晶技术与普通的液晶型光衰减器相比,无需偏振片,不需对液晶材料进行特殊的取向处理,结构设计简单,在波分复用光纤网络中将发挥重要的作用,有着巨大的市场潜力和广阔的应用前景。
本项目结合当前光通信发展对波分复用光网络中光信号处理元件的高可靠度、耗电量少以及小型化的要求,利用聚合物分散液晶材料,将MEMS技术中体硅微细加工工艺与液晶技术结合起来研制一种新型的聚合物液晶材料可变光衰减器(VOA)。在实验中,我们选择射频磁控溅射工艺生长ITO薄膜,在光纤通信波长1550nm处的光透过率超过85%。同时研究多种制备工艺条件对聚合物液晶膜体系中液晶和聚合物体系相分离的影响,对比其电光特性从而选择出最佳应用于光衰减器件的制备工艺。目前得到最佳性能的PDLC薄膜的插入损耗为0.98dB,衰减范围达到了0.98-13.4dB,而最新制得的PNLC薄膜的动态范围已经超过0.9-27.5dB,插入损耗为0.9dB,驱动电压被控制在10Vrms以内。已研制出的MEMS结构VOA的衰减范围为5.98-17.4dB ,最小插入损耗 为5.98dB,驱动电压范围6-35Vrms,回波损耗为38dB。液晶盒结构的VOA的衰减范围为0.98-13.4dB ,最小插入损耗为0.98dB,驱动电压范围4-24Vrm,回波损耗达到了60.2dB。