Optické planární struktury s možností připojení polymerních optických vláken

Abstract

Diplomová práca sa zameriava na návrh, simuláciu, výrobu a meranie planárnych mnohovidových optických výkonových rozbočníc 1x2Y a 90° zatočených vlnovodov pre POF (Plastic Optical Fiber) vlákna. V prvej časti práce je popísaný princíp šírenia svetla v planárnych štruktúrach, rozdelenie optických rozbočníc a zatočených vlnovodov. Následne je uvedený návrh štruktúr, ktorý zahŕňa dva spôsoby: prvým je teoretický návrh na základe vzťahov pre výpočet geometrických parametrov mnohovidových štruktúr odvodených pánom Bertramim a druhým návrh v simulačných programoch BeamPROPTM a OptiCAD. Na základe týchto simulácií bolo vybraných desať navrhnutých motívov 1x2Y rozbočníc so substrátmi PMMA (polymetylmetakrylát) a VEROCLEAR RGD810, ktoré boli rozdelené na tri typy odlišujúce sa riešením tvaru a rozmerov vlnovodov. Urobil som tiež návrh štyroch motívov zatočených vlnovodov. Navrhnuté štruktúry boli vyrobené dvomi spôsobmi: vytvorením U-drážok do PMMA substrátu pomocou CNC gravírovania a 3D tlačou z materiálu VEROCLEAR RGD810. Ako vlnovodné materiály boli použité polyméry NOA (Norland Optical Adhesive), ktoré boli nanesené do drážok a vytvrdené UV žiarením. Popísané je tiež meranie parametrov navrhnutých štruktúr a dosiahnuté výsledky.

This diploma thesis deals with design, simulation, construction and measurement of planar multimode power splitters with dividing power ratio 1:2 and 90° planar bends for plastic optical fibers. In the first part of the project the principle of light propagation in planar structures is described and types of optical waveguides are characterized. Then design of planar structures is described, which includes two methods: the first is theoretical design based on relations for calculation of geometric parameters of the multimode structures and the second is using BeamPROPTM and OptiCAD simulation programs. Subsequently ten types of simulated 1x2Y splitters with PMMA (Polymethyl methacrylate) or VEROCLEAR RGD810 substrate and with different dimensions and shapes of waveguides were chosen. Four types of 90° bends were also designed. Two ways of construction were used: creating grooves into the PMMA substrate using CNC engraving and 3D printing of VEROCLEAR RGD810 substrates with U-grooves. Polymers NOA (Norland Optical Adhesive) were used as waveguide materials and were applicated to the U-grooves and cured by UV light. In the last part of the project the measurement of parameters of designed splitters is described and achieved results are given.