学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

硅基波导光栅耦合器件的研究

作　者: 周唯
导　师: 杨俊才
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 物理学
关键词: 波导光栅耦合器严格耦合波理论 FDTD 二元闪耀光栅阶梯光栅微纳制备
分类号: TN622
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 179次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

硅基波导光栅耦合器件在集成光学发展中扮演着重要角色,由于其具有多功能性、高效率、低功耗、工艺简单等优点而受到国内外研究人员的广泛关注。目前,对波导光栅耦合器件的理论分析、结构优化设计、制备方法、以及材料选择等方面还有大量的研究工作要做。本文在“国家自然科学基金”和“国防科技大学校预研基金”的支持下,研究了硅基波导光栅耦合器件的基本原理,利用严格耦合波理论和FDTD数值模拟方法对器件结构进行设计,探讨了器件的制备工艺和过程,并利用电子束光刻和感应耦合等离子体刻蚀技术对器件进行了加工制作。本文通过对硅基波导光栅耦合器件理论和实验的研究,主要取得了一下创新性成果:(1)设计了一种应用于波导与波导之间耦合的微型多阶梯式光栅耦合器,这种耦合器以SOI材料结构为基础,并且具有超长带宽和极小的尺寸(光栅长度仅为3微米)。入射光源限定为TE偏振光且垂直入射。模拟结果表明这种耦合器具有160nm的3dB带宽(1390nm-1550nm),耦合器入射光源波长为1550nm附近时耦合效率50%左右。同时在入射波长为1460nm时耦合器的耦合效率能达到67.5%。(2)提出了一种采用全刻蚀结构的高效率近垂直耦合的二元光栅耦合器,该种耦合器的制备与CMOS工艺兼容,可以利用一步套刻制作而成,并可与其他SOI器件集成。当入射波波长分别为1550nm和1563nm时,由光纤经过该耦合器耦合进入波导的耦合效率分别为59.2%和76.9%,并且还具33nm的3dB带宽。同时模拟结果也表明该结构具有19nm的刻蚀深度容差和6.5°的入射角度容差。(3)以全刻蚀二元闪耀光栅耦合器为基础,设计了一种对称式全刻蚀啁啾型亚波长二元闪耀光栅分束器,该分束器可以对TE模入射光实现均匀分束,当波长为1580nm的TE模光源垂直入射时,分束器水平两端的耦合效率能够分别达到43.627%和43.753%。并且该结构具有20nm的刻蚀高度容差和3°的入射角度容差,便于加工和集成。(4)搭建了耦合器件的测试平台。利用电子束光刻和感应耦合等离子体刻蚀技术制备了全刻蚀二元闪耀光栅耦合器和普通光栅耦合器,并对其进行了器件性能的测试,获得了一些初步的实验结果。

硅基波导光栅耦合器件的研究

内容摘要

全文目录

相似论文