硅基微納光柵耦合器件及其制備技術(shù)研究.pdf

1、光柵是一個(gè)古老的課題，人們對(duì)它的研究已經(jīng)有幾百年的歷史。隨著集成光路的發(fā)展，特別是硅基光子學(xué)的發(fā)展，光柵又被賦予了新的意義。作為一種平面耦合的方法，光柵耦合器具有耦合效率高、制備封裝成本低、無需芯片端面拋光、可以在任何地方實(shí)現(xiàn)信號(hào)上載下載等優(yōu)點(diǎn)，成為納米光波導(dǎo)最有潛力的耦合方法。
　　 本文在“國家重點(diǎn)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）前期預(yù)研專項(xiàng)”和“湖北省自然科學(xué)基金重大研究項(xiàng)目”的支持下，主要研究硅基納米光波導(dǎo)的高效耦合技術(shù)，解決

2、硅基納米光子器件與外界，特別是光纖之間的耦合難題，并且探索硅基納米光子器件的制備技術(shù)，制備了一系列微納光子器件。
　　 本文通過對(duì)硅基微納光柵耦合器理論和實(shí)驗(yàn)的研究，主要取得了以下創(chuàng)新性成果：
　　 (1)理論上設(shè)計(jì)了一種新穎的硅基二元閃耀光柵耦合器。與普通的光柵耦合器相比，該耦合器不但在實(shí)現(xiàn)完全垂直耦合的情況下具有高的耦合效率和較大的帶寬，而且制備工藝與CMOS 傳統(tǒng)工藝兼容。該種光柵耦合器長度約為14微米，完全垂直情

3、況下的耦合效率達(dá)到70%；
　　 (2)提出一種新型的偏振耦合解決方案。利用兩層二元閃耀光柵耦合器實(shí)現(xiàn)耦合同時(shí)偏振分束的功能，具有很高耦合效率和消光比的偏振光分束耦合器，為目前光纖與納米波導(dǎo)耦合的偏振解決方案提供了一條有效的途徑；
　　 (3)針對(duì)二元閃耀光柵的特點(diǎn)，改進(jìn)了電子束曝光、感應(yīng)耦合等離子體（ICP）刻蝕等工藝，成功研制出了高密度非對(duì)稱納米光柵，其最小線寬和線條間距均僅為30nm；
　　 (4)探索納米