干涉型集成光波導(dǎo)器件設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、迅速發(fā)展的光通信技術(shù)，對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)具有柔性和可重構(gòu)的光網(wǎng)絡(luò)，必需發(fā)展更多具有成本效益的光器件，本文從這個(gè)宗旨出發(fā)，主要就干涉型集成光波導(dǎo)器件，從結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝制造兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　 相對(duì)于帶有近似處理的解析解，數(shù)值模擬計(jì)算在光波導(dǎo)器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)中通常有著更好的評(píng)測(cè)效果。本文主要應(yīng)用了兩個(gè)數(shù)

2、值模擬方法，一個(gè)是具有完美匹配層邊界處理的有限差分方法(FDM)，另一個(gè)是模擬光在平面光波回路中傳播的束傳播方法(BPM)．通過(guò)應(yīng)用FDM方法對(duì)SOI(silicon on insulator)脊型波導(dǎo)單模條件的模擬計(jì)算，更為準(zhǔn)確地確定了SOI脊型波導(dǎo)單模條件中各關(guān)鍵參數(shù)c的取值和設(shè)計(jì)選取原則，為這種類(lèi)型的波導(dǎo)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要理論依據(jù)。另一方面，利用直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)下的束傳播方法，對(duì)多模干涉耦合器這一多用途的器件進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)研究，采

3、用參數(shù)掃描法和遺傳算法對(duì)1×N的多模干涉耦合器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)及工藝是集成平面光波導(dǎo)的器件發(fā)展的關(guān)鍵。本文對(duì)此用二氧化硅(Si02)和SU8兩種典型的光波導(dǎo)材料進(jìn)行了一系列的研究。首先針對(duì)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(fù)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(dǎo)刻蝕等關(guān)鍵技術(shù)。其次，對(duì)于近