干涉型集成光波導器件設計與實驗研究.pdf

1、迅速發(fā)展的光通信技術，對高性能低成本的光器件有著大量而迫切的需求，基于平面光波回路(PLC)的集成型光器件由于具有突出的性能成為了最有吸引力的選擇之一．為了將來實現(xiàn)具有柔性和可重構的光網(wǎng)絡，必需發(fā)展更多具有成本效益的光器件，本文從這個宗旨出發(fā)，主要就干涉型集成光波導器件，從結構優(yōu)化設計和工藝制造兩個方面進行了研究。
　　 相對于帶有近似處理的解析解，數(shù)值模擬計算在光波導器件的優(yōu)化設計中通常有著更好的評測效果。本文主要應用了兩個數(shù)

2、值模擬方法，一個是具有完美匹配層邊界處理的有限差分方法(FDM)，另一個是模擬光在平面光波回路中傳播的束傳播方法(BPM)．通過應用FDM方法對SOI(silicon on insulator)脊型波導單模條件的模擬計算，更為準確地確定了SOI脊型波導單模條件中各關鍵參數(shù)c的取值和設計選取原則，為這種類型的波導優(yōu)化設計提供了重要理論依據(jù)。另一方面，利用直角坐標和極坐標下的束傳播方法，對多模干涉耦合器這一多用途的器件進行了分析設計研究，采

3、用參數(shù)掃描法和遺傳算法對1×N的多模干涉耦合器進行了優(yōu)化設計，從而提高和改善了器件輸出的均勻性，降低了器件的附加損耗。
　　 半導體微細加工技術及工藝是集成平面光波導的器件發(fā)展的關鍵。本文對此用二氧化硅(Si02)和SU8兩種典型的光波導材料進行了一系列的研究。首先針對常用的二氧化硅材料，討論了PECVD的二氧化硅薄膜制備方法、正負光刻膠的紫外光刻方法、Lift-Off金屬掩膜制作方法以及ICP光波導刻蝕等關鍵技術。其次，對于近