光柵耦合器及其在硅基混合集成光探測器中的應用.pdf

1、作為一種新型的光纖光柵解調(diào)方法，陣列波導光柵解調(diào)方法具有解調(diào)精度高、速度快等優(yōu)點。在陣列波導光柵解調(diào)系統(tǒng)中，光柵耦合器作為一種面耦合器，可以實現(xiàn)光波導的輸入/輸出耦合，并且它可以在系統(tǒng)的任何地方實現(xiàn)信號的上載/下載，大大增強了系統(tǒng)的靈活性。正是由于光柵耦合器的這種特性，在陣列波導光柵解調(diào)系統(tǒng)中，光柵耦合器具有不可替代的重要地位。 本文對光柵耦合器的設(shè)計和制備進行了研究，基于時域有限差分算法優(yōu)化設(shè)計出了三種工作在中心波長為1550n

2、m的光柵耦合器，分別為:均勻光柵耦合器、二元閃耀光柵耦合器和二維光柵耦合器。
　　基于時域有限差分算法對三種光柵耦合器進行了設(shè)計和優(yōu)化，器件模擬耦合效率在1517nm-1605 nm波長范圍內(nèi)均高于60％，實現(xiàn)了高效率的耦合功能。進而設(shè)計了采用光柵進行耦合的硅基混合集成光探測器，將光柵耦合器應用在硅基混合集成光探測器的耦合中，實現(xiàn)了光探測器的高效耦合。仿真結(jié)果表明在1500nm-1600nm波長范圍內(nèi)，耦合進入有源層的效率高于69

3、％，在1550nm波長附近，耦合進入有源層的效率達到73％，實現(xiàn)了高效率、寬帶寬的硅基混合集成光探測器的設(shè)計。采用SOITECH公司頂層Si厚度為220nm、掩埋層SiO2厚度為2μn的SOI材料，通過新加坡微電子所代工，利用電子束曝光和反應耦合等離子工藝，完成了光柵耦合器的制備。對制備完成的光柵耦合器進行了光學測試，測試結(jié)果表明，三種光柵耦合器實測效率分別為35％，28.3％和38.7％。本文所設(shè)計的光柵耦合器具有較高耦合效率、波長響