SOI集成光波導的制備及傳輸特性研究.pdf

1、由于傳統(tǒng)的電子器件無法滿足當今社會對信息傳輸容量大、速率高的要求，光波導技術(shù)應(yīng)運而生，并成為實現(xiàn)光電集成和光子器件最具潛力的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。SOI光波導具有單晶硅材料的優(yōu)勢，又具有高折射率對比度，同時與 CMOS工藝完全兼容。隨著納米光子學及微加工工藝的發(fā)展，基于SOI材料的光電器件的單片集成成為光電子產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。而高性能硅基光波導器件的實現(xiàn)依賴于超低損耗的光波導結(jié)構(gòu)單元，光能量沿波導表面以倏逝場形式傳輸，波導的結(jié)構(gòu)尺寸、傳輸模態(tài)、表

2、面粗糙度等是影響光傳輸損耗的重要因素。因此，通過研究SOI光波導的傳輸特性與制備過程從而實現(xiàn)超低損耗的SOI光波導，具有重要的科學意義及應(yīng)用價值。本論文的主要成果包括：
　　1.在理論上，對SOI光波導的傳輸模態(tài)進行了研究，對矩形光波導在TE模態(tài)下的有效折射率、導模的截止、單模傳輸條件進行了分析，并對SOI光波導的傳輸損耗類型及表征方法進行了總結(jié)。對SOI光波導的單模傳輸條件進行了時域有限差分法(FDTD)仿真，對不同寬度的SOI

3、波導進行了光場特性仿真，對不同半徑的環(huán)形波導進行了彎曲損耗仿真。在理論研究及仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上設(shè)計了直波導、90度彎曲波導、180度彎曲波導結(jié)構(gòu)、環(huán)形波導等結(jié)構(gòu)。
　　2.在SOI集成光波導的制備方面，本論文中主要進行了四寸整片工藝和分片工藝，整片工藝主要采用紫外光刻、感應(yīng)耦合等離子刻蝕、聚焦離子束刻蝕加工而成，實現(xiàn)了最小寬度為1 mμ的光波導制造，分片工藝主要采用電子束光刻、磁控濺射、感應(yīng)耦合等離子刻蝕等幾種工藝，實現(xiàn)了最小寬度為