【摘 要】
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随着信息技术的快速发展,印制电路板内部数据传输量呈指数级增长。由于铜导线固有的物理特性,印制电路板中的铜制导线在传输频率提升为高频情况下产生的寄生效应越来越严重,从而导致高比率的能量传输损耗。为了适应日益增长的宽带信号需求,使用光互联代替电互连是一种有效的减少损耗的解决办法。聚合物光波导作为一类波导材料,其制备工艺能与传统印制电路板制作工艺兼容,且可以通过层压集成制成光电互联板。本论文结合了光波导
【基金项目】
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国家自然科学基金委项目(No.61974020); 珠海市创新团队项目(No.ZH0405190005PWC); 广东省重点领域研发计划项目(No.2019B090910003); 珠海市科技项目(No.ZH01084702180040HJL);
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随着信息技术的快速发展,印制电路板内部数据传输量呈指数级增长。由于铜导线固有的物理特性,印制电路板中的铜制导线在传输频率提升为高频情况下产生的寄生效应越来越严重,从而导致高比率的能量传输损耗。为了适应日益增长的宽带信号需求,使用光互联代替电互连是一种有效的减少损耗的解决办法。聚合物光波导作为一类波导材料,其制备工艺能与传统印制电路板制作工艺兼容,且可以通过层压集成制成光电互联板。本论文结合了光波导的具体传输特性和光电印制电路板制作环境,从数值模型和制备条件两方面研究了适用于光电印制电路板的光波导制作工艺。在众多光波导制备方法中,软光刻方法工艺相对简单,亦可提供较高的制备精度,但此方法制作的光波导侧壁粗糙度较大,由此带来的损耗极大的影响了光学器件的性能。本文提出了一种热回流过程控制方法,用以改善聚合物光波导的侧壁粗糙度,提升了光波导的性能。文中根据电磁理论对聚合物光波导进行了模拟仿真。使用有限时域差分法对光波导器件进行电磁场模拟,观测到光波导表面粗糙度的变化和侧壁倾斜角度对光信号传输效果的影响。通过仿真发现,器件表面粗糙度大小,与传输过程中光能量的损耗呈正相关关系,且侧壁的影响大于顶部的影响,在制作过程中应改善侧壁的粗糙度;底部角度大小与传输过程中光能量的损耗呈现负相关关系,在制作过程中应尽量保持侧壁与底部垂直。本文针对光电印制电路板上光波导的制备条件进行了探索,主要包括弹性聚二甲基硅氧烷(Poly-dimethyl-siloxane,PDMS)模具的制造和聚合物光波导制造。论文作者通过实验探索对传统工艺进行了改进,对模压完成后的光波导进行热回流处理改善了侧壁粗糙度,侧壁粗糙度从0.16μm降低为0.11μm。并制备得到完整的光波导样品。通过对制备所得的光波导样品进行通光测试、光损耗测试、串扰测试和工艺可靠性测试。在850 nm的波长条件下,论文开发的处理将方法光波导的传输损耗从0.7 d B/cm降低为0.52 d B/cm,损耗情况得到明显改善。通过冷热循环处理和回流焊处理后,光波导性能几乎无变化,说明此光波导与印制电路板制造工艺结合性好,可以兼容印制电路板工艺中的温差环境。同时,该方法制作的光波导具有较好的重复性和稳定性。综上所述,该论文得出改进后的光波导工艺流程对于高性能的信息传输系统的性能提升和工业化生产具有重要的现实意义。
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