Подходы к снижению потерь на рассеяние излучения в полимерных планарных оптических волновода
https://doi.org/10.31854/1813-324X-2021-7-1-31-40
Аннотация
В статье рассмотрены перспективы использования полимерных материалов для создания планарных оптических волноводов оптико-электронных шин высокоскоростных систем передачи данных. Выявлены преимущества и недостатки использования неспециализированных полимерных материалов общего применения. Предложены технологии изготовления полимерных планарных оптических волноводов. Определены основные типы потерь в планарных оптических волноводах, причины их возникновения, а также подходы к их сокращению. На примере полимера PDMS и технологии мягкой литографии отмечены критические этапы технологического процесса изготовления полимерных планарных оптических волноводов, которые способствуют возрастанию потерь на рассеяние. Для каждого этапа предложены алгоритмы предотвращения увеличения потерь на рассеяние. Данные алгоритмы были реализованы на практике при изготовлении макетов полимерных планарных оптических волноводов оптико-электронной шины передачи данных.
Об авторах
Т. А. Радзиевская
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина); ОАО «Авангард»
Россия
Россия
Н. Н. Иванов
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Россия
Россия
С. А. Тарасов
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина)
Россия
Россия
Список литературы
1. Ахманов А.С. Оптическая передача информации в супер-ЭВМ и микропроцессорных системах. Часть 1 // LIGHTWAVE. 2008. № 3. С. 46‒53.
2. Copper versus optical: The battle begins // VITA Technologies. URL: http://vita.mil-embedded.com/articles/copperversus-optical-battle-begins (дата обращения 20.10.2020)
3. Bamiedakis N., Hashim A., Penty R.V., White H. Regenerative polymeric bus architecture for board-level optical interconnects // Optics Express. 2012. Vol. 20. Iss. 11. PP. 11625‒11636. DOI:10.1364/OE.20.011625
4. Schares L., Kash J.A., Doany F.E., Schow C.L., Schuster C., Kuchta D.M. Terabus: Terabit/Second-Class Card-Level Optical Interconnect Technologies // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2006. Vol. 12. Iss.
5. PP. 1032–1044. DOI:10.1109/JSTQE.2006.881906 5. Immonen M., Wu J., Yan H.J., Zhu L.X., Chen P., Rapala-Virtanen T. Development of electro-optical PCBs with embedded waveguides for data center and high performance computing applications // Proceedings of SPIE OPTO (San Francisco, USA, 1‒6 February 2014). Vol. 8991. Optical Interconnects XIV. 2014. DOI:10.1117/12.2039875
6. Соколов В.И., Ахманов А.С., Китай М.С., Молчанова С.И., Панченко В.Я., Троицкая Е.В. и др. Лазерные технологии формирования полимерных элементов микро и нанофотоники для высокоскоростных информационных систем. URL: http://shatura.laser.ru/laser.ru/30/Polymer_photonics.pdf (дата обращения 05.05.2020)
7. Ахманов А.С. Оптическая передача информации в супер-ЭВМ и микропроцессорных системах. Часть 2 // LIGHTWAVE. 2008. № 4. С. 52‒55.
8. Zhu L.X., Immonen M., Wu J., Yan H.J., Ruizhi S., Peifeng C., et al. Electro-optical line cards with multimode polymer waveguides for chip-to-chip interconnects // Proceedings of SPIE/COS Photonics Asia (Beijing, China, 9‒11 October 2014). Vol. 9270. Optoelectronic Devices and Integration V. 2014. DOI:10.1117/12.2071965
9. Karppinen M., Mäkinen J.-T., Kataja K., Tanskanen A., Alajoki T., Karioja P., et all. Embedded optical interconnect on printed wiring board // Proceedings of Photonics Europe (Strasbourg, France, 26‒30 April 2004). Vol. 5453. Micro-Optics, VCSELs, and Photonic Interconnects. 2004. PP. 150‒164. DOI:10.1117/12.545931
10. Karppinen M., Alajoki T., Tanskanen A., Kataja K., Mäkinen J.-T., Karioja P. , et all. Parallel optical interconnect between surface-mounted devices on FR4 printed wiring board using embedded waveguides and passive optical alignments // Proceedings of SPIE Photonics Europe (Strasbourg, France, 3‒7 April 2006). Vol. 6185. Micro-Optics, VCSELs, and Photonic Interconnects II: Fabrication, Packaging, and Integration. 2006. DOI:10.1117/12.664386
11. Chen S., Pang F., Li K., Wu J., Immonen M., Zhang X., et al. Long distance optical printed circuit board for 10Gbps optical interconnection // Proceedings of Photonics Asia (Beijing, China, 5‒7 November 2012). Vol. 8555. Optoelectronic Devices and Integration IV. 2012. DOI:10.1117/12.999969
12. Zgraggen E. Fabrication and System Integration of Single-Mode Polymer Optical Waveguides. D.Sc. Thesis. Zurich: ETH, 2014. 158 р.
13. Cai D. Optical and Mechanical Aspects on Polysiloxane Based Electrical-Optical-Circuits-Board. D.Sc. Thesis. Dortmund: TU Dortmund University, 2008. 129 р. DOI:10.17877/DE290R-8242
14. Ma H., Jen A.K.-Y., Dalton L.R. Polymer-Based Optical Waveguides: Materials, Processing, and Devices // Advanced Materials. 2002. Vol. 14. Iss. 19. PP. 1339‒1365. DOI:10.1002/1521-4095(20021002)14:19<1339::AID-ADMA1339>3.0.CO;2-O
15. Sergeeva E. Fabrication of polymer-based optofluidic microsystems for optical fluid analysis on printed circuit boards. D.Sc. Thesis. Rostock: University of Rostock, 2019. 143 p.
16. Miller S.E. Integrated Optics: An Introduction // Bell System Technical Journal. 1969. Vol. 48. Iss. 7. PP. 2059‒2069. DOI:10.1002/j.1538-7305.1969.tb01165.x
17. Cai D. Polydimethylsiloxane (PDMS) based optical interconnect with copper-clad FR4 substrates // Sensors and Actuators B: Chemical. 2011. Vol. 160. Iss. 1. PP. 777‒783. DOI:10.1016/j.snb.2011.08.062
18. Immonen M. Fabrication and Characterization of Polymer Optical Waveguides With Integrated Micromirrors for ThreeDimensional Board-Level Optical Interconnects // IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing. 2005. Vol. 28. Iss. 4. PP. 304–311. DOI:10.1109/TEPM.2005.856538
19. Prajzler V., Neruda M., Nekvindova P., Mikulik P. Properties of Multimode Optical Epoxy Polymer Waveguides Deposited on Silicon and TOPAS Substrate // Radioengineering. 2017. Vol. 26. No. 1. PP. 10‒15. DOI:10.13164/re.2017.0010
20. Иванов Н.Н., Радзиевская Т.А. Конвергенция технологий фотоники и радиоэлектроники при создании высокоскоростных шин передачи данных // IX Международная научно-технической и научно-методической конференции «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (Санкт-Петербург, Россия, 26–27 февраля 2020). СПб: СПбГУТ, 2020. Т. 1. С. 510‒514.
21. Zhou W. Principles and Status of Nanoimprint Lithography // Nanoimprint Lithography: An Enabling Process for Nanofabrication. Berlin, Heidelberg: Springer, 2013. 269 p. DOI:10.1007/978-3-642-34428-2
22. Chang-Yen D.A., Eich R.K., Gale B.K. A Monolithic PDMS Waveguide System Fabricated Using Soft-Lithography Techniques // Journal of Lightwave Technology. 2005. Vol. 23. Iss. 6. PP. 2088‒2093. DOI:10.1109/JLT.2005.849932
23. Cai Z., Qiu W., Shao G., Wang W. A new fabrication method for all-PDMS waveguides // Sensors and Actuators A: Physical. 2013. Vol. 204. PP. 44‒47. DOI:10.1016/j.sna.2013.09.019
24. Madou M.J. Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology. Irvine: CRC Press, 2011. 1992 p. DOI:10.1201/ 9781315274164
25. Mitra S.K. Microfluidics and nanofluidics handbook: Fabrication, implementation, and applications. Irvine: CRC Press, 2011. 624 p. DOI:10.1201/b11188
26. SU-8 3000 Permanent epoxy negaive photoresist (Data Sheet) // MicroChem. URL: http://microchem.com/pdf/SU8%203000%20Data%20Sheet.pdf (дата обращения 20.10.2020)
27. Manvelova T.A. Polymer Optoelectronic Bus for High-Speed Data Transmission Systems // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1400. Iss. 6. DOI:10.1088/1742-6596/1400/6/066051
Рецензия
Для цитирования:
Радзиевская Т.А., Иванов Н.Н., Тарасов С.А. Подходы к снижению потерь на рассеяние излучения в полимерных планарных оптических волновода. Труды учебных заведений связи. 2021;7(1):31-41. https://doi.org/10.31854/1813-324X-2021-7-1-31-40
For citation:
Radzievskaya Т., Ivanov N., Tarasov S. The Reducing Approaches of Scattering Losses in Polymer Planar Optical Waveguides. Proceedings of Telecommunication Universities. 2021;7(1):31-41. (In Russ.) https://doi.org/10.31854/1813-324X-2021-7-1-31-40
Просмотров:
722
Послать статью по эл. почте 