CN115291321A - 一种基于两级mzi结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器 - Google Patents

一种基于两级mzi结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器 Download PDF

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Abstract

一种用于模分复用系统的基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器，属于聚合物集成光学技术领域。依次由硅衬底、聚合物下包层、聚合物波导芯层、聚合物上包层和加热电极组成，聚合物波导芯层和聚合物上包层制备在聚合物下包层之上，聚合物波导芯层包埋在聚合物上包层和聚合物下包层之中；聚合物波导芯层基于两级MZI结构光波导，在加热电极上施加调制电压后，加热电极下方区域的聚合物波导芯层有效折射率减小，其中传输的光信号的相位也随之改变，因此在输出端的耦合发生变化，由于一级输出弯曲波导只支持LP01和LP11b模式，因此由于相位改变耦合产生的LP11a和LP21模式被滤除，从而实现输出光信号的功率的衰减。

Description

一种基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器
技术领域
本发明属于聚合物集成光学技术领域，具体涉及一种用于模分复用系统的基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器。
背景技术
近些年，光通信技术飞速发展，大量信息的传输对交换系统提出了新的挑战，大容量、高速的综合信息传输网络已经成为如今通信技术的发展方向，多路复用技术的出现给庞大的信息传输量提供了保障。而模分复用技术通过利用多种不同的相互正交的光学模式传输不同的信号，可以有效的减少不同波长的光信号的使用，有效的减小了系统的成本和复杂度。
可以实现光强动态变化的可变光衰减器是密集型波分复用系统的组成部分之一，在光通信系统中的可变光衰减器应具有低功耗高响应速度和长期稳定性。光衰减器可以用来衰减通信系统中的光，应用非常广泛，例如均衡光源初始功率，各个复用节点的光信号功率调节，对掺铒光纤放大器进行增益平坦，还可以用于光通信系统的检测。
光衰减器可以分成很多种类，微机电型光衰减器可以通过移动V型镜、调整光栅、阻挡光的传播和旋转反射镜等实现光的衰减，位移型是通过改变两个光纤端面的相对位置来改变光信号在其中传输的损耗，对光纤端面的相对位置进行精确的控制，从而控制光的衰减，除此之外，还包括液晶型和平面光波导型。由于平面光波导型光衰减器具有设计简单、易于集成的优点，可以满足未来光通信组件的小型化封装要求，因此近些年被广泛研究。但目前能够应用于模分复用系统的模式不敏感的光衰减器的研究还比较缺乏，仍有很大的研究空间。
用于制备平面光波导型光衰减器的材料有很多种，其中有机材料具有无机材料所没有的热光系数大、热导率小和制备过程简单的特点。所以，用聚合物材料制备的光衰减器拥有功耗低和造价便宜的优点。
发明内容
为了克服传统的光衰减器的不足，本发明的目的在于提供一种可以应用于模分复用系统的基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器，该可变光衰减器支持LP01、LP11b、LP11a和LP21四种模式，且对这四个模式的光信号的衰减不敏感。本发明有效的扩展了聚合物基集成光电子器件在模分复用系统中的应用，且制备工艺简单，成本低廉，具有重要的实际应用价值。
本发明采用传统的MZI平面光波导结构，这种结构在平面光波导型光衰减器和光通信领域应用十分广泛。本发明所述的一种基于两级Mach-Zehnder interferometer(MZI)结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器，从下至上依次由硅衬底、聚合物下包层、聚合物波导芯层、聚合物上包层和加热电极组成，聚合物波导芯层和聚合物上包层制备在聚合物下包层之上，聚合物波导芯层包埋在聚合物上包层之中，如附图1所示。所述的聚合物可变光衰减器的上、下包层材料均选用聚合物材料EpoClad，折射率为1.56；聚合物波导芯层材料选用聚合物材料EpoCore，折射率为1.572；加热电极选用铝电极。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
如附图2所示为本发明所述的聚合物可变光衰减器的结构示意图，聚合物波导芯层基于两级MZI结构光波导，从左至右沿光的传播方向，依次由输入少模直波导1(可传输LP01、LP11b、LP11a和LP21四种模式)、一级第一输入弯曲波导2(可传输LP01、LP11b两种模式)、一级第二输入弯曲波导3(可传输LP01、LP11b两种模式)、二级第一输入锥形波导4、二级第二输入锥形波导5、二级第一输入弯曲波导6(可传输LP01、LP11b两种模式)，二级第二输入弯曲波导7(可传输LP01、LP11b两种模式)、二级第三输入弯曲波导8(可传输LP01、LP11b两种模式)、二级第四输入弯曲波导9(可传输LP01、LP11b两种模式)、二级第一调制臂波导10(可传输LP01、LP11b两种模式)、二级第二调制臂波导11(可传输LP01、LP11b两种模式)、二级第三调制臂波导12(可传输LP01、LP11b两种模式)、二级第四调制臂波导13(可传输LP01、LP11b两种模式)、二级第一输出弯曲波导14(可传输LP01、LP11b两种模式)、二级第二输出弯曲波导15(可传输LP01、LP11b两种模式)、二级第三输出弯曲波导16(可传输LP01、LP11b两种模式)、二级第四输出弯曲波导17(可传输LP01、LP11b两种模式)、二级第一输出锥形波导18、二级第二输出锥形波导19、一级第一输出弯曲波导20(可传输LP01、LP11b两种模式)、一级第二输出弯曲波导21(可传输LP01、LP11b两种模式)和输出少模直波导22(可传输LP01、LP11b、LP11a和LP21四种模式)组成，二级第一调制臂波导10、二级第二调制臂波导11、二级第三调制臂波导12和二级第四调制臂波导13相互平行，在其上分别设置有同样相互平行的第一加热电极23、第二加热电极24、第三加热电极25和第四加热电极26；
如附图2所示，聚合物波导芯层各部分的厚度相同为h；输入少模直波导1、输出少模直波导22的长度相等为L1；一级第一输入弯曲波导2、一级第二输入弯曲波导3、一级第一输出弯曲波导20、一级第二输出弯曲波导21的长度相等为L2；二级第一输入锥形波导4、二级第二输入锥形波导5、二级第一输出锥形波导18、二级第二输出锥形波导19的长度相等为L3；二级第一输入弯曲波导6、二级第二输入弯曲波导7、二级第三输入弯曲波导8、二级第四输入弯曲波导9、二级第一输出弯曲波导14、二级第二输出弯曲波导15、二级第三输出弯曲波导16、二级第四输出弯曲波导17的长度相等为L4；二级第一调制臂波导10、二级第二调制臂波导11、二级第三调制臂波导12、二级第四调制臂波导13的长度相等为L5；第一加热电极23、第二加热电极24、第三加热电极25、第四加热电极26的长度相等为L6；输入少模直波导1、输出少模直波导22的宽度相等为W1；一级第一输入弯曲波导2、一级第二输入弯曲波导3、一级第一输出弯曲波导20、一级第二输出弯曲波导21、二级第一输入弯曲波导6、二级第二输入弯曲波导7、二级第三输入弯曲波导8、二级第四输入弯曲波导9、二级第一输出弯曲波导14、二级第二输出弯曲波导15、二级第三输出弯曲波导16、二级第四输出弯曲波导17、二级第一调制臂波导10、二级第二调制臂波导11、二级第三调制臂波导12和二级第四调制臂波导13的宽度相等为W2；二级第一输入锥形波导4、二级第二输入锥形波导5、二级第一输出锥形波导18、二级第二输出锥形波导19为宽度渐变的波导，其与一级输入或输出弯曲波导连接处的宽度为W2，其与二级输入弯曲波导或输出弯曲波导相连处的宽度相等为W3；第一加热电极23、第二加热电极24、第三加热电极25、第四加热电极26的宽度相等为W4；一级第一输入弯曲波导2与一级第二输入弯曲波导3之间、一级第一输出弯曲波导20和一级第二输出弯曲波导21之间的间距为0；二级第一输入弯曲波导6与二级第二输入弯曲波导7之间的最小间距、二级第三输入弯曲波导8与二级第四输入弯曲波导9之间的最小间距、二级第一输出弯曲波导14与二级第二输出弯曲波导15之间的最小间距、二级第三输出弯曲波导16与二级第四输出弯曲波导17之间的最小间距相等为W5；W1＝2W2，2W2+W5＝W3。
二级第一输入锥形波导4、二级第一输入弯曲波导6、二级第二输入弯曲波导7、二级第一调制臂波导10、二级第二调制臂波导11、二级第一输出弯曲波导14、二级第二输出弯曲波导15、二级第一输出锥形波导18构成第一二级MZI结构光波导；二级第二输入锥形波导5、二级第三输入弯曲波导8、二级第四输入弯曲波导9、二级第三调制臂波导12、二级第四调制臂波导13、二级第三输出弯曲波导16、二级第四输出弯曲波导17、二级第二输出锥形波导19构成第二二级MZI结构光波导，二级第一调制臂波导10和二级第二调制臂波导11、二级第三调制臂波导12和二级第四调制臂波导13分别构成两个二级MZI结构光波导的两条干涉臂；输入少模直波导1、一级第一输入弯曲波导2、一级第二输入弯曲波导3、第一二级MZI结构光波导、第二二级MZI结构光波导、一级第一输出弯曲波导20、一级第二输出弯曲波导21、输出少模直波导22构成一级MZI结构光波导；一级MZI结构光波导的两条平行干涉臂之间(二级第一输入锥形波导4和二级第二输入锥形波导5之间、二级第一输出锥形波导18和二级第二输出锥形波导19之间)的中心间距相等为D1，二级MZI结构光波导的两条平行干涉臂之间(二级第一调制臂波导10和二级第二调制臂波导11之间、二级第三调制臂波导12和二级第四调制臂波导13之间)的中心间距相等为D2。
二级第二调制臂波导11和二级第三调制臂波导12间的距离无要求，两调制臂之间无串扰即可。
该基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器的工作原理如下：
本发明采用有机聚合物材料，因此，光波导的包层和芯层的折射率差较小，可以忽略模式偏振的影响。根据光波导结构所采用的有机聚合物材料的折射率，在给定波导高度h的条件下，利用矩形波导的亥姆霍兹方程(马春生，光波导器件设计与模拟，高等教育出版社)计算波导中LP01、LP11b、LP11a和LP21模式的有效折射率随波导芯层宽度变化的曲线关系(如图3)，根据有效折射率匹配法和光束传播法进行计算，最后确定波导芯层的宽度W1和W2，使得波导宽度为W1的输入少模直波导1和输出少模直波导22能够传输LP01、LP11a、LP11b和LP21四种模式，宽度为W2的弯曲波导和调制臂波导能够传输LP01和LP11b两种模式(输入少模直波导1和输出少模直波导22能够传输LP01、LP11a、LP11b和LP21四种模式，从输入少模直波导1输入的LP11a模式在分支处会分成两束功率相同、相位相反的LP01模式的光输入到一级第一输入弯曲波导2和一级第二输入弯曲波导3当中，最后在输出少模直波导22中又耦合成原来的LP11a模式；从输入少模直波导1输入的LP21模式在分支处会分成两束功率相同、相位相反的LP11b模式输入到一级第一输入弯曲波导2和一级第二输入弯曲波导3当中，最后在输出少模直波导22中又耦合成原来的LP21模式)，且W1＝2*W2；然后在调制臂间距D1和D2固定的条件下对一级弯曲波导和二级弯曲波导的长度以及二级弯曲波导的最小间距进行仿真优化，使得器件损耗和器件尺寸都尽可能小；最后在锥形波导长度固定的情况下(锥形波导长度较长以使得锥形波导产生的模式失配损耗可以忽略)，对锥形波导宽度W3进行优化，优化完成后再对锥形波导的长度L3进行优化，使器件的尺寸和损耗都尽可能小。
基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器的结构如附图2所示，光从输入少模直波导1输入，经一级第一输入弯曲波导2和一级第二输入弯曲波导3分束后分别输入到两个完全相同的第一二级MZI结构光波导和第二二级MZI结构光波导当中，然后从第一二级MZI结构光波导和第二二级MZI结构光波导输出的信号光分别经一级第一输出弯曲波导20和一级第二输出弯曲波导21耦合到输出少模直波导22当中，最后从输出少模直波导22输出，每组输入弯曲波导(一级第一输入弯曲波导2和一级第二输入弯曲波导3、二级第一输入弯曲波导6和二级第二输入弯曲波导7、二级第三输入弯曲波导8和二级第四输入弯曲波导9)都可以对光进行50：50(强度)的分束，每组输出弯曲波导(一级第一输出弯曲波导20和一级第二输出弯曲波导21、二级第一输出弯曲波导14和二级第二输出弯曲波导15、二级第三输出弯曲波导16和二级第四输出弯曲波导17)都可以对两束光进行耦合。本发明采用MZI结构对光信号进行分束和耦合，一级MZI结构用于模式的分离和转换，若输入为LP01模式或LP11a模式，则输入到一级第一输入弯曲波导2、一级第二输入弯曲波导3和二级MZI结构光波导中的为LP01模式(LP11a模式会转换为两束功率相同，相位相反的LP01模式，在前面的内容中有描述)；若输入为LP11b模式或LP21模式，则输入一级第一输入弯曲波导2、一级第二输入弯曲波导3和二级MZI结构光波导中的为LP11b模式(LP21模式会转换为两束功率相同，相位相反的LP11b模式，在前面的内容中描述)；我们通过设计使得二级MZI结构光波导对LP01模式和LP11b模式的衰减不敏感，两个二级MZI结构光波导参数相同，因此对两个二级MZI结构光波导的加热电极(对两个加热电极中的任意一个电极进行调制即可，加热电极从两边延伸出两个相对大的引脚；电源连接探针，将探针压到电极的两个引脚上即可)进行相同的调制会使两个二级MZI结构光波导中的光信号产生相同的相位改变量从而产生相同的衰减(一级第一输出弯曲波导20和一级第二输出弯曲波导21只能传输LP01、LP11b两种模式，因此，由于相位改变后干涉产生的LP11a和LP21模式是无法传输的相对高阶的模式，会被衰减掉；输出信号的功率等于输入信号的功率减去干涉产生的高阶模式LP11a和LP21的功率)，因此两个二级MZI结构光波导输出的两个光信号的衰减相同，相位差与输入两个二级MZI结构光波导的光信号的相位差(输入LP01模式时，经弯曲波导输入到两个二级MZI结构光波导的光信号为两束功率相同、相位差为0的LP01模式，从二级MZI结构输出的也为相位差为0的LP01模式，在输出波导处耦合成LP01模式；输入LP11a模式时，经弯曲波导输入到两个二级MZI结构光波导的光信号为两束功率相同、相位差为π的LP01模式，从二级MZI结构输出的也为相位差为π的LP01模式，在输出波导处耦合成LP11a模式(LP11a模式可以看做是由左右两个相位相反的LP01模式组成，因此在水平方向的分支处会分成两束相位相反的LP01模式的光)；输入LP11b模式时，经弯曲波导输入到两个二级MZI结构光波导的光信号为两束功率相同、相位差为0的LP11b模式，从二级MZI结构输出的也为相位差为0的LP11b模式，在输出波导处耦合成LP11b模式(LP11b模式可以看做是由上下两个相位相反的LP01模式组成，因此在水平方向的分支处会分成两束相位相同的LP11b模式的光)；输入LP21模式时，经弯曲波导输入到两个二级MZI结构光波导的光信号为两束功率相同、相位差为π的LP11b模式，从二级MZI结构输出的也为相位差为π的LP01模式，在输出波导处耦合成LP21模式(LP21模式可以看做由左右两个相位相反的LP11b模式组成，因此在水平方向的分支处分束会产生两个相位相反的LP11b模式))相同，经输出弯曲波导耦合进入到输出少模直波导，输出信号光与输入信号光的模式相同。
锥形波导的作用是用于连接弯曲波导和调制臂，二级弯曲波导之间引入一个最小间距可以减小波导连接处的模式失配损耗。加热电极位于调制臂正上方的聚合物上包层上，与调制臂平行，只需对每个二级MZI结构光波导的任意一个加热电极进行调制便可以实现模式不敏感的衰减功能。对加热电极进行调制时，加热电极下方区域的聚合物波导芯层有效折射率减小，其中传输的光信号的相位也随之改变，因此在输出端的耦合发生变化，由于一级输出弯曲波导只支持LP01和LP11b模式，因此由于相位改变耦合产生的LP11a和LP21模式被滤除，从而实现输出光信号的功率的衰减。
在工作波长为1.55μm波长下，输入为LP01、LP11b、LP11a和LP21模式的各个衰减的状态分别如附图4、附图5、附图6和附图7所示，各个模式的衰减随加热电极相对温度(相对温度是指调制前、后加热电极的温度变化量)的变化情况如附图8，可以看到四种模式的衰减随温度的变化曲线几乎完全重合，可以说明四种模式的衰减不敏感，加热电极温度为6.2K时，各个模式的衰减同时达到最大值，LP01模式的衰减为42.0dB，LP11b模式的衰减为55.9dB，LP11a模式的衰减为36.5dB，LP21模式的衰减为42.5dB。该模式不敏感的光衰减器利用MZI结构，通过调制使信号光在调制臂中的相位发生改变，在二级MZI结构光波导的输出端与同一二级MZI结构中另一未调制的调制臂中的信号光耦合，由于调制使得两束信号光相位发生变化，因此耦合产生了输出波导无法传输的更高阶的模式，以此实现光信号的衰减。
随后，我们模拟了工作波长对器件的影响，如附图9所示，在S+C+L波段，在ΔT＝0K时，四种模式的衰减几乎为0，在ΔT＝6.2K时，四种模式的衰减都大于20dB，器件在电极加热温度为0K和6.2K时的衰减随波长变化不明显，且不同工作波长下，每种模式的衰减也几乎相等。
附图说明
图1：本发明所述的基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器的横截面示意图；
图2：本发明所述的基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器的结构示意图；
图3：本发明所述的基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器的波导芯层高度h为9μm时，波导内各模式有效折射率随波导宽度变化的关系曲线；
图4(a)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝0K(无调制)时输入LP01模式的光场传输模拟图；
图4(b)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝0K时输入LP01模式的输出端光场分布模拟图；
图4(c)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝3K时输入LP01模式的光场传输模拟图；
图4(d)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝3K时输入LP01模式的输出端光场分布模拟图；
图4(e)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝6.2K时输入LP01模式的光场传输模拟图；
图4(f)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝6.2K时输入LP01模式的输出端光场分布模拟图；
图5(a)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝0K时输入LP11b模式的光场传输模拟图；
图5(b)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝0K时输入LP11b模式的输出端光场分布模拟图；
图5(c)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝3K时输入LP11b模式的光场传输模拟图；
图5(d)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝3K时输入LP11b模式的输出端光场分布模拟图；
图5(e)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝6.2K时输入LP11b模式的光场传输模拟图；
图5(f)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝6.2K时输入LP11b模式的输出端光场分布模拟图；
图6(a)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝0K时输入LP11a模式的光场传输模拟图；
图6(b)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝0K时输入LP11a模式的输出端光场分布模拟图；
图6(c)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝3K时输入LP11a模式的光场传输模拟图；
图6(d)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝3K时输入LP11a模式的输出端光场分布模拟图；
图6(e)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝6.2K时输入LP11a模式的光场传输模拟图；
图6(f)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝6.2K时输入LP11a模式的输出端光场分布模拟图；
图7(a)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝0K时输入LP21模式的光场传输模拟图；
图7(b)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝0K时输入LP21模式的输出端光场分布模拟图；
图7(c)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝3K时输入LP21模式的光场传输模拟图；
图7(d)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝3K时输入LP21模式的输出端光场分布模拟图；
图7(e)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝6.2K时输入LP21模式的光场传输模拟图；
图7(f)：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝6.2K时输入LP21模式的输出端光场分布模拟图；
图8：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器分别输入LP01、LP11a、LP11b和LP21模式时的衰减随加热电极温度的变化曲线；
图9：基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝0K和ΔT＝6.2K时，输入为LP01、LP11b、LP11a和LP21模式的光信号的衰减随波长变化曲线；
图10：本发明所述的基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器的制作流程图；
图11：本发明所述的基于两级MZI的单电极结构的模式不敏感的光衰减器的结构示意图；
图12：基于两级MZI的单电极结构的模式不敏感的光衰减器分别输入四个模式时的衰减随加热温度的变化曲线；
图13：基于两级MZI的单电极结构的模式不敏感的光衰减器在ΔT＝0K和ΔT＝5.6K时，输入四种模式的信号光的衰减随波长变化曲线；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如附图1所示，本发明所述的一种基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器，从下至上依次由硅衬底、聚合物下包层、聚合物波导芯层、聚合物上包层和加热电极组成；聚合物下包层制备在硅衬底之上，聚合物上包层制备在聚合物下包层之上，聚合物波导芯层被包覆在聚合物下包层和聚合物上包层之中，加热电极在聚合物上包层之上且位于四个少模聚合物波导芯层调制臂的正上方；如附图2所示，输入少模直波导1、输出少模直波导22的长度相等为L1；一级第一输入弯曲波导2、一级第二输入弯曲波导3、一级第一输出弯曲波导20、一级第二输出弯曲波导21的长度相等为L2；二级第一输入锥形波导4、二级第二输入锥形波导5、二级第一输出锥形波导18、二级第二输出锥形波导19的长度相等为L3；二级第一输入弯曲波导6、二级第二输入弯曲波导7、二级第三输入弯曲波导8、二级第四输入弯曲波导9、二级第一输出弯曲波导14、二级第二输出弯曲波导15、二级第三输出弯曲波导16、二级第四输出弯曲波导17的长度相等为L4；二级第一调制臂波导10、二级第二调制臂波导11、二级第三调制臂波导12、二级第四调制臂波导13的长度相等为L5；第一加热电极23、第二加热电极24、第三加热电极25、第四加热电极26的长度相等为L6；输入少模直波导1、输出少模直波导22的宽度相等为W1；一级第一输入弯曲波导2、一级第二输入弯曲波导3、一级第一输出弯曲波导20、一级第二输出弯曲波导21、二级第一输入弯曲波导6、二级第二输入弯曲波导7、二级第三输入弯曲波导8、二级第四输入弯曲波导9、二级第一输出弯曲波导14、二级第二输出弯曲波导15、二级第三输出弯曲波导16、二级第四输出弯曲波导17、二级第一调制臂波导10、二级第二调制臂波导11、二级第三调制臂波导12、二级第四调制臂波导13的宽度相等为W2；二级第一输入锥形波导4、二级第二输入锥形波导5、二级第一输出锥形波导18、二级第二输出锥形波导19为宽度渐变的波导，其与一级输入或输出弯曲波导连接处的宽度为W2，其与二级输入弯曲波导或输出弯曲波导相连处的宽度相等为W3；第一加热电极23、第二加热电极24、第三加热电极25、第四加热电极26的宽度相等为W4，二级第一输入弯曲波导6与二级第二输入弯曲波导7之间的最小间距、二级第三输入弯曲波导8与二级第四输入弯曲波导9之间的最小间距、二级第一输出弯曲波导14与二级第二输出弯曲波导15之间的最小间距、二级第三输出弯曲波导16与二级第四输出弯曲波导17之间的最小间距相等为W5；一级MZI结构光波导的两条平行干涉臂之间的中心间距为D1，二级MZI结构光波导的两条平行干涉臂之间的中心间距为D2。
实施例2
本实施例是对实施例1更为详细的地进一步说明。
首先确定芯层各个波导的尺寸参数。固定聚合物波导芯层的厚度h为9μm，结合实施例1中所述，聚合物波导芯层需支持LP01、LP11a、LP11b和LP21四种模式，选取输入少模直波导1、输出少模直波导22的宽度W1为8μm，弯曲波导、调制臂的宽度W2相等为4μm；输入少模直波导1、输出少模直波导22的长度L1相等为1000μm；一级第一输入弯曲波导2、一级第二输入弯曲波导3、一级第一输出弯曲波导20、一级第二输出弯曲波导21的长度L2相等为2000μm；锥形波导的长度L3相等为500μm；二级弯曲波导的长度L4相等为1800μm；调制臂的长度L5相等为2000μm；加热电极的长度L6相等为2000μm；锥形波导与二级弯曲波导相接处的宽度W3相等为8.18μm；加热电极的宽度W4相等为10μm，二级第一输入弯曲波导6与二级第二输入弯曲波导7之间的最小间距，二级第三输入弯曲波导8与二级第四输入弯曲波导9之间的最小间距，二级第一输出弯曲波导14与二级第二输出弯曲波导15之间的最小间距，二级第三输出弯曲波导16与二级第四输出弯曲波导17之间的最小间距W5相等为0.18μm，一级MZI结构光波导的两条平行干涉臂之间的中心间距D1为70μm，二级MZI结构光波导的两条平行干涉臂之间的中心间距D2为55μm，器件整体长度约为1.26cm。对于该模式不敏感的光衰减器，包层将芯层完全包覆，下包层的厚度为6μm，芯层的厚度h为9μm，芯层正上方上包层的厚度为6μm，加热电极的厚度为100nm。
实施例3
一种用于模分复用系统的多模光衰减器，其工作原理如下：
当输入LP01模式的信号光时，ΔT＝0K时，信号光经输入少模直波导输入到两个一级输入弯曲波导中的功率相同(功率为输入信号光的一半)，相位相同的LP01模式的信号光，弯曲波导中的信号光经锥形波导分别进入到二级输入弯曲波导中，二级输入弯曲波导中为功率相同(功率为输入信号光的四分之一)，相位相同的LP01模式的信号光，输入二级弯曲波导中的信号光输入调制臂和二级输出弯曲波导，然后经输出锥形波导在一级输出弯曲波导处耦合，无调制时，二级MZI结构光波导的二级输出弯曲波导中的两信号光的相位差为0，因此将全部耦合成LP01模式的信号光，然后耦合成的信号光经一级输出弯曲波导在输出少模直波导中发生耦合，由于两个二级MZI结构光波导完全相同，因此两一级输出弯曲波导中的信号光的功率相同，相位差与两一级输入弯曲波导中的信号光相位差相同，在输出少模直波导中耦合成LP01模式的信号光，功率与输入少模直波导中的信号光的功率相同，输出端光场分布模拟图和光场传输模拟图如附图4(a)和4(b)；当ΔT＝3K时(对加热电极23和加热电极24中的任意一个以及加热电极25和加热电极26中的任意一个同时进行加热，且加热温度相同)，二级MZI结构光波导的两调制臂中的信号光产生了一个相位差，在一级输出弯曲波导处耦合成LP11a模式和LP01模式的混合光，而一级输出弯曲波导不支持传输LP11a模式，因此LP11a模式的信号光被衰减，一级弯曲波导中传输的仅为LP01模式的信号光，在输出少模直波导中与另一二级MZI结构光波导中的信号光耦合成LP01模式的信号光，功率为输入少模直波导中的信号光的功率减去耦合产生的LP11a模式光信号的功率，输出端光场分布模拟图和光场传输模拟图如附图4(c)和4(d)；当ΔT＝6.2K时，二级MZI结构光波导的两调制臂中的信号光产生了一个大小为π的相位差，在一级输出弯曲波导处全部耦合成LP11a模式的信号光，而一级输出弯曲波导不支持传输LP11a模式，因此信号光全部被衰减，输出端光场分布模拟图和光场传输模拟图如附图4(e)和4(f)，此时衰减最大。
当输入LP11b模式的信号光时，ΔT＝0K时，信号光经输入少模直波导输入到两个一级输入弯曲波导中，输入两一级输入弯曲波导的信号光为功率相同(功率为输入信号光的一半)，相位相同的LP11b模式的信号光，弯曲波导中的信号光经锥形波导分别进入到二级输入弯曲波导中，二级输入弯曲波导中为功率相同(功率为输入信号光的四分之一)，相位相同的LP11b模式的信号光，输入二级弯曲波导中的信号光输入调制臂和二级输出弯曲波导，然后经输出锥形波导在一级输出弯曲波导处耦合，无调制时，二级MZI结构光波导的二级输出弯曲波导中的两信号光的相位差为0，因此将全部耦合成LP11b模式的信号光，然后耦合成的信号光经一级输出弯曲波导在输出少模直波导中发生耦合，由于两个二级MZI结构光波导完全相同，因此两一级输出弯曲波导中的信号光的功率相同，相位差与两一级输入弯曲波导中的信号光相位差相同，在输出少模直波导中耦合成LP11b模式的信号光，功率与输入少模直波导中的信号光的功率相同，输出端光场分布模拟图和光场传输模拟图如附图5(a)和5(b)；当ΔT＝3K时(对加热电极23和加热电极24中的任意一个以及加热电极25和加热电极26中的任意一个同时进行加热，且加热温度相同)，二级MZI结构光波导的两调制臂中的信号光产生了一个相位差，在一级输出弯曲波导处耦合成LP21模式和LP11b模式的混合光，而一级输出弯曲波导不支持传输LP21模式，因此LP11a模式的信号光被衰减，一级输出弯曲波导中传输的仅为LP11b模式的信号光，在输出少模直波导中与另一二级MZI结构光波导中的信号光耦合成LP11b模式的信号光，功率为输入少模直波导中的信号光的功率减去耦合产生的LP21模式光信号的功率，输出端光场分布模拟图和光场传输模拟图如附图5(c)和5(d)；当ΔT＝6.2K时，二级MZI结构光波导的两调制臂中的信号光产生了一个大小为π的相位差，在一级输出弯曲波导处全部耦合成LP21模式的信号光，而一级输出弯曲波导不支持传输LP21模式，因此信号光全部被衰减，输出端光场分布模拟图和光场传输模拟图如附图5(e)和5(f)，此时衰减最大。
当输入LP11a模式的信号光时，ΔT＝0K时，信号光经输入少模直波导输入到两个一级输入弯曲波导中，输入两一级输入弯曲波导的信号光为功率相同(功率为输入信号光的一半)，相位相反的LP01模式的信号光，弯曲波导中的信号光经锥形波导分别进入到二级输入弯曲波导中，二级输入弯曲波导中为功率相同(功率为输入信号光的四分之一)，相位相同的LP01模式的信号光，输入二级弯曲波导中的信号光输入调制臂和二级输出弯曲波导，然后经输出锥形波导在一级输出弯曲波导处耦合，无调制时，二级MZI结构光波导的二级输出弯曲波导中的两信号光的相位差为0，因此将全部耦合成LP01模式的信号光，然后耦合成的信号光经一级输出弯曲波导在输出少模直波导中发生耦合，由于两个二级MZI结构光波导完全相同，因此两一级输出弯曲波导中的信号光的功率相同，相位差与两一级输入弯曲波导中的信号光相位差相同为π，在输出少模直波导中耦合成LP11b模式的信号光，功率与输入少模直波导中的信号光的功率相同，输出端光场分布模拟图和光场传输模拟图如附图6(a)和6(b)；当ΔT＝3K时(对加热电极23和加热电极24中的任意一个以及加热电极25和加热电极26中的任意一个同时进行加热，且加热温度相同)，二级MZI结构光波导的两调制臂中的信号光产生了一个相位差，在一级输出弯曲波导处耦合成LP11a模式和LP01模式的混合光，而一级输出弯曲波导不支持传输LP11a模式，因此LP11a模式的信号光被衰减，一级输出弯曲波导中传输的仅为LP01模式的信号光，在输出少模直波导中与另一二级MZI结构光波导中的信号光耦合成LP11a模式的信号光，功率为输入少模直波导中的信号光的功率减去耦合产生的LP11a模式光信号的功率，输出端光场分布模拟图和光场传输模拟图如附图6(c)和6(d)；当ΔT＝6.2K时，二级MZI结构光波导的两调制臂中的信号光产生了一个大小为π的相位差，在一级输出弯曲波导处全部耦合成LP11a模式的信号光，而一级输出弯曲波导不支持传输LP11a模式，因此信号光全部被衰减，输出端光场分布模拟图和光场传输模拟图如附图6(e)和6(f)，此时衰减最大。
当输入LP21模式的信号光时，ΔT＝0K时，信号光经输入少模直波导输入到两个一级输出弯曲波导中，输入两一级输出弯曲波导的信号光为功率相同(功率为输入信号光的一半)，相位相反的LP11b模式的信号光，弯曲波导中的信号光经锥形波导分别进入到二级输入弯曲波导中，二级输入弯曲波导中为功率相同(功率为输入信号光的四分之一)，相位相同的LP11b模式的信号光，输入二级弯曲波导中的信号光输入调制臂和二级输出弯曲波导，然后经输出锥形波导在一级输出弯曲波导处耦合，无调制时，二级MZI结构光波导的二级输出弯曲波导中的两信号光的相位差为0，因此将全部耦合成LP11b模式的信号光，然后耦合成的信号光经一级输出弯曲波导在输出少模直波导中发生耦合，由于两个二级MZI结构光波导完全相同，因此两一级输出弯曲波导中的信号光的功率相同，相位差与两一级输入弯曲波导中的信号光相位差相同，在输出少模直波导中耦合成LP21模式的信号光，功率与输入少模直波导中的信号光的功率相同，输出端光场分布模拟图和光场传输模拟图如附图7(a)和7(b)；当ΔT＝3K时(对加热电极23和加热电极24中的任意一个以及加热电极25和加热电极26中的任意一个同时进行加热，且加热温度相同)，二级MZI结构光波导的两调制臂中的信号光产生了一个相位差，在一级输出弯曲波导处耦合成LP21模式和LP11b模式的混合光，而一级输出弯曲波导不支持传输LP21模式，因此LP21模式的信号光被衰减，一级输出弯曲波导中传输的仅为LP11b模式的信号光，在输出少模直波导中与另一二级MZI结构光波导中的信号光耦合成LP21模式的信号光，功率为输入少模直波导中的信号光的功率减去耦合产生的LP21模式光信号的功率，输出端光场分布模拟图和光场传输模拟图如附图7(c)和7(d)；当ΔT＝6.2K时，二级MZI结构光波导的两调制臂中的信号光产生了一个大小为π的相位差，在一级输出弯曲波导处全部耦合成LP21模式的信号光，而一级输出弯曲波导不支持传输LP21模式，因此信号光全部被衰减，输出端光场分布模拟图和光场传输模拟图如附图7(e)和7(f)，此时衰减最大。
四种模式的衰减随加热电极加热温度的变化曲线如附图8所示，图9为该光衰减器在无衰减和最大衰减时，输入LP01、LP11b、LP11a和LP21模式的衰减随波长变化曲线，可以看出该光衰减器对波长变化不敏感。
实施例4
进一步的，我们对提出的基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器进行了进一步的优化，优化后的结构如附图11，为基于两级MZI的单电极结构的模式不敏感的光衰减器。首先，我们对一级MZI结构光波导调制臂间距D1’进行了优化，使D1’尽可能小且调制臂之间不发生串扰，最后确定D1’为65.8μm，二级第一调制臂波导10和二级第二调制臂波导11、以及二级第三调制臂波导12和二级第四调制臂波导13的间距D2仍为55μm，二级第二调制臂波导11和二级第三调制臂波导12的间距为11.8μm，然后，我们对加热电极结构进行了优化，加热电极只有1个且置于二级第二调制臂波导11和二级第三调制臂波导12所在位置处的聚合物上包层之上，电极的长度不变，对电极的宽度W4’进行优化，在减小功耗的同时增大最大衰减，最后确定W4’为20μm。在工作波长为1.55μm下，各个模式的衰减随加热电极温度的变化情况如附图12，四种模式的衰减对温度不敏感，加热电极温度为5.6K时，衰减最大，LP01模式的衰减为35.7dB，LP11b模式的衰减为21.7dB，LP11a模式的衰减为37.9dB，LP21模式的衰减为32.3dB。然后我们对该器件的波长敏感特性进行了仿真，如附图13所示，在S+C+L工作波长范围内，ΔT＝0K时，四种模式的衰减几乎为0，ΔT＝31K时，四种模式的衰减都大于16dB，器件在电极加热温度为0K和5.6K时的衰减随波长变化不明显，且不同工作波长下，每种模式的衰减也几乎相等。与基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器相比，优化后的基于两级MZI的单电极结构的模式不敏感的光衰减器减少了加热电极的数量，降低了器件的复杂度，而且电极结构的优化也降低了器件的功耗。
实施例5
下面结合附图10对本发明的制备流程详细说明，具体步骤如下：
1、清洗硅衬底：将硅衬底切成适当尺寸，放入丙酮中超声清洗10分钟，再放入乙醇中超声清洗10分钟，然后用去离子水冲洗干净再用氮气吹干，最后放入干净的培养皿中密封；
2、旋涂聚合物下包层：采用旋涂工艺，旋涂转速为2500转/分钟，将聚合物材料EpoClad旋涂在清洗干净的硅衬底上，120℃加热5分钟，整体曝光20s，120℃加热3分钟，制得的聚合物下包层厚度为6μm；
3、旋涂聚合物波导芯层：采用旋涂工艺，旋涂转速为1400转/分钟，将聚合物材料EpoCore旋涂在聚合物下包层上，90℃加热5分钟，降至室温；
4、光刻：对制备的聚合物波导芯层薄膜进行对板光刻，紫外光波长为365nm，光波导掩膜版结构与需要制备的多模光衰减器聚合物波导芯层的结构互补，在掩膜版与聚合物波导芯层薄膜贴紧时进行曝光，曝光时间为26秒，使器件的少模直波导、弯曲波导、锥形波导、调制臂波等的芯层薄膜被紫外曝光，85℃加热5分钟，然后自然冷却至室温；
5、显影：对光刻完的芯层薄膜进行湿法刻蚀，先在EpoCore对应的显影液中湿法刻蚀70秒，除去未曝光的芯层材料，然后在异丙醇溶液中湿法刻蚀20秒，洗去显影液和残留的芯层薄膜，用去离子水冲洗干净并用氮气吹干，130℃加热30分钟，制备的条形结构的光波导芯层的厚度为9μm；
6、旋涂聚合物上包层：采用旋涂工艺，旋涂转速为1100转/分钟，将聚合物材料EpoClad旋涂在光波导芯层和下包层上，120℃加热5分钟，整体曝光34s，120℃加热3分钟，制得的上包层的厚度为6μm(光波导芯层上面的上包层厚度)；
7、蒸铝：采用蒸镀工艺在聚合物上包层上蒸镀一层金属Al薄膜，厚度为100nm；
8、旋涂BP212光刻胶：采用旋涂工艺，旋涂转速为2500转/分钟，95℃加热20分钟，制得的BP212薄膜厚度为2μm；
9、光刻：对制备完的BP212薄膜进行对版光刻，掩膜版为需要制备的加热电极结构(加热电极位置如附图2所示)，曝光2秒，除加热电极结构以外区域的光刻胶被曝光；
10、显影：将样品置于质量浓度为5‰的NaOH溶液中20秒，洗去被曝光的BP212光刻胶，然后用去离子水反复冲洗干净并用氮气吹干，85℃加热20分钟，自然降至室温后再次置于质量浓度为5‰的NaOH溶液中，15分钟，洗去除加热电极以外区域的Al膜，最后用去离子水反复冲洗干净并用氮气吹干；
11、清除BP212光刻胶：将样品整体曝光2秒，然后放入乙醇中5秒洗去电极上残留的BP212光刻胶，最后用去离子水冲洗干净并用氮气吹干，这样便制备出了符合要求的基于两级MZI结构的模式不敏感的光衰减器。
应当指出的是，具体的实施方式只是本发明有代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形，并可以利用不同波导材料，如聚合物、氮化硅、铌酸锂其它有机和无机材料等。本领域的技术人员，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议得到的，都应该是本专利所要保护的范围。

Claims (6)

1.一种基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器，其特征在于：从下至上依次由硅衬底、聚合物下包层、聚合物波导芯层、聚合物上包层和加热电极组成，聚合物波导芯层和聚合物上包层制备在聚合物下包层之上，聚合物波导芯层包埋在聚合物上包层和聚合物下包层之中；聚合物波导芯层基于两级MZI结构光波导，从左至右沿光的传播方向，依次由输入少模直波导(1)、一级第一输入弯曲波导(2)、一级第二输入弯曲波导(3)、二级第一输入锥形波导(4)、二级第二输入锥形波导(5)、二级第一输入弯曲波导(6)、二级第二输入弯曲波导(7)、二级第三输入弯曲波导(8)、二级第四输入弯曲波导(9)、二级第一调制臂波导(10)、二级第二调制臂波导(11)、二级第三调制臂波导(12)、二级第四调制臂波导(13)、二级第一输出弯曲波导(14)、二级第二输出弯曲波导(15)、二级第三输出弯曲波导(16)、二级第四输出弯曲波导(17)、二级第一输出锥形波导(18)、二级第二输出锥形波导(19)、一级第一输出弯曲波导(20)、一级第二输出弯曲波导(21)和输出少模直波导(22)组成，二级第一调制臂波导(10)、二级第二调制臂波导(11)、二级第三调制臂波导(12)和二级第四调制臂波导(13)相互平行，且在其上分别设置有同样相互平行的第一加热电极(23)、第二加热电极(24)、第三加热电极(25)和第四加热电极(26)；二级第一输入锥形波导(4)、二级第一输入弯曲波导(6)、二级第二输入弯曲波导(7)、二级第一调制臂波导(10)、二级第二调制臂波导(11)、二级第一输出弯曲波导(14)、二级第二输出弯曲波导(15)、二级第一输出锥形波导(18)构成第一二级MZI结构光波导；二级第二输入锥形波导(5)、二级第三输入弯曲波导(8)、二级第四输入弯曲波导(9)、二级第三调制臂波导(12)、二级第四调制臂波导(13)、二级第三输出弯曲波导(16)、二级第四输出弯曲波导(17)、二级第二输出锥形波导(19)构成第二二级MZI结构光波导；二级第一调制臂波导(10)和二级第二调制臂波导(11)、二级第三调制臂波导(12)和二级第四调制臂波导(13)分别构成两个二级MZI结构光波导的两条干涉臂；输入少模直波导(1)、一级第一输入弯曲波导(2)、一级第二输入弯曲波导(3)、第一二级MZI结构光波导、第二二级MZI结构光波导、一级第一输出弯曲波导(20)、一级第二输出弯曲波导(21)、输出少模直波导(22)构成一级MZI结构光波导；光从输入少模直波导(1)输入，经一级第一输入弯曲波导(2)和一级第二输入弯曲波导(3)分束后分别输入到第一二级MZI结构光波导和第二二级MZI结构光波导当中，然后从第一二级MZI结构光波导和第二二级MZI结构光波导输出的信号光分别经一级第一输出弯曲波导(20)和一级第二输出弯曲波导(21)耦合到输出少模直波导(22)当中，最后从输出少模直波导(22)输出，每组输入弯曲波导都对光进行强度50：50的分束，每组输出弯曲波导对光进行耦合。
2.如权利要求1所述的一种基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器，其特征在于：聚合物上包层和聚合物下包层材料均选用聚合物材料EpoClad，折射率为1.56；聚合物波导芯层材料选用聚合物材料EpoCore，折射率为1.572；加热电极选用铝电极。
3.如权利要求1所述的一种基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器，其特征在于：聚合物波导芯层中输入少模直波导(1)和输出少模直波导(22)传输LP01、LP11b、LP11a和LP21四种模式，聚合物波导芯层中其余结构传输LP01和LP11b两种模式；在加热电极上施加调制电压后，加热电极下方区域的聚合物波导芯层有效折射率减小，其中传输的光信号的相位也随之改变，因此在输出端的耦合发生变化，由于一级输出弯曲波导只支持LP01和LP11b模式，因此由于相位改变耦合产生的LP11a和LP21模式被滤除，从而实现输出光信号的功率的衰减。
4.如权利要求1所述的一种基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器，其特征在于：聚合物波导芯层各部分的厚度相同为h；输入少模直波导(1)、输出少模直波导(22)的长度相等为L1；一级第一输入弯曲波导(2)、一级第二输入弯曲波导(3)、一级第一输出弯曲波导(20)、一级第二输出弯曲波导(21)的长度相等为L2；二级第一输入锥形波导(4)、二级第二输入锥形波导(5)、二级第一输出锥形波导(18)、二级第二输出锥形波导(19)的长度相等为L3；二级第一输入弯曲波导(6)、二级第二输入弯曲波导(7)、二级第三输入弯曲波导(8)、二级第四输入弯曲波导(9)、二级第一输出弯曲波导(14)、二级第二输出弯曲波导(15)、二级第三输出弯曲波导(16)、二级第四输出弯曲波导(17)的长度相等为L4；二级第一调制臂波导(10)、二级第二调制臂波导(11)、二级第三调制臂波导(12)、二级第四调制臂波导(13)的长度相等为L5；第一加热电极(23)、第二加热电极(24)、第三加热电极(25)、第四加热电极(26)的长度相等为L6；输入少模直波导(1)、输出少模直波导(22)的宽度相等为W1；一级第一输入弯曲波导(2)、一级第二输入弯曲波导(3)、一级第一输出弯曲波导(20)、一级第二输出弯曲波导(21)、二级第一输入弯曲波导(6)、二级第二输入弯曲波导(7)、二级第三输入弯曲波导(8)、二级第四输入弯曲波导(9)、二级第一输出弯曲波导(14)、二级第二输出弯曲波导(15)、二级第三输出弯曲波导(16)、二级第四输出弯曲波导(17)、二级第一调制臂波导(10)、二级第二调制臂波导(11)、二级第三调制臂波导(12)和二级第四调制臂波导(13)的宽度相等为W2；二级第一输入锥形波导4、二级第二输入锥形波导5、二级第一输出锥形波导18、二级第二输出锥形波导19为宽度渐变的波导，其与一级输入或输出弯曲波导连接处的宽度为W2，其与二级输入弯曲波导或输出弯曲波导相连处的宽度相等为W3；第一加热电极(23)、第二加热电极(24)、第三加热电极(25)、第四加热电极(26)的宽度相等为W4；一级第一输入弯曲波导2与一级第二输入弯曲波导3之间、一级第一输出弯曲波导20和一级第二输出弯曲波导21之间的间距为0；二级第一输入弯曲波导(6)与二级第二输入弯曲波导(7)之间的最小间距、二级第三输入弯曲波导(8)与二级第四输入弯曲波导(9)之间的最小间距、二级第一输出弯曲波导(14)与二级第二输出弯曲波导(15)之间的最小间距、二级第三输出弯曲波导(16)与二级第四输出弯曲波导(17)之间的最小间距相等为W5；二级第一输入锥形波导4和二级第二输入锥形波导5之间、二级第一输出锥形波导18和二级第二输出锥形波导19之间的中心间距相等为D1，二级第一调制臂波导10和二级第二调制臂波导11之间、二级第三调制臂波导12和二级二级第四调制臂波导13之间的中心间距相等为D2；W1＝2W2，2W2+W5＝W3。
5.如权利要求4所述的一种基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器，其特征在于：W1为8μm，W2为4μm，L1为1000μm，L2为2000μm，L3为500μm，L4为1800μm，L5为2000μm，L6为2000μm，W3为8.18μm，W4为10μm，W5为0.18μm，D1为70μm，D2为55μm；聚合物下包层厚度为6μm，聚合物波导芯层厚度h为9μm，聚合物波导芯层正上方聚合物上包层厚度为6μm，加热电极厚度为100nm。
6.如权利要求5所述的一种基于两级MZI结构的模式不敏感的聚合物可变光衰减器，其特征在于：为基于两级MZI单电极结构的模式不敏感的光衰减器，D1＝D1’＝65.8μm，加热电极只有1个且置于二级第二调制臂波导(11)和二级第三调制臂波导(12)所在位置处的聚合物上包层之上，W4＝W4’＝20μm，二级第二调制臂波导(11)和二级第三调制臂波导(12)的间距为11.8μm。
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