硅基微納淺刻蝕光柵分束器的研究.pdf

1、光柵是一個歷久彌新的光學器件，隨著現(xiàn)代微納米加工生產技術和集成光路的發(fā)展，尤其是硅基光電子的發(fā)展，光柵也在不停的發(fā)展及完善中，與其他光電器件一樣，光柵在人類社會和經濟的發(fā)展中做出了巨大的貢獻。就硅基集成光路來說，光柵能夠很好的實現(xiàn)耦合、相位匹配、光束整形、反射等功能，且具有結構簡單、易于集成、制作工藝簡單等優(yōu)點，作為一個基礎性光學元器件以被廣泛的應用于集成光路中。鑒于硅基微納光學器件是實現(xiàn)光路集成、片上光電轉換以及探測的重要基礎元件，論

2、文所有研究將聚焦于微納尺度范圍內。
　　基于嚴格耦合波分析方法(rigorous coupled-wave analysis，RCWA)和時域有限差分方法(finite-different time-domain，F(xiàn)DTD)，借鑒在微電子加工工藝常用的硅材料系統(tǒng)，本文重點研究了兩種結構簡單的硅基微納光柵分束器：
　?。?）利用非對稱光柵能靈活調控光柵區(qū)域各個頻譜分量的分布，阻止光柵中泄露模的快速衰減，從而實現(xiàn)寬帶、大角度、高

3、衍射效率等獨特性能，本文設計、優(yōu)化了一種雙功能的單層淺刻蝕非均勻光柵偏振分束器，在1550nm波段附近，當TE偏振波垂直入射時，該器件反射率高達到97％以上；而當TM偏振波垂直入射時，其能產生50:50反射和透射光。
　?。?）基于高折射率差絕緣體上硅（silicon-on-insulator，SOI）材料系統(tǒng)，本文還設計、優(yōu)化了一種高性能、偏振無關的1×3多層亞波長光柵結構的功率分束器。在1550nm波段附近，當入射光垂直照射時