硫系基質(zhì)光波導(dǎo)制備與性能測試研究.pdf

1、二十一世紀(jì)是通信技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代，光通信技術(shù)為主的信息交換技術(shù)在生活、教育、軍事等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。隨著光電子技術(shù)的不斷發(fā)展、集成化程度地不斷提高，傳統(tǒng)基質(zhì)材料由于其自身的局限性，無法滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)信息傳輸速率高、容量大的要求，因此利用新材料、新技術(shù)制備新型集成光器件研究成為研究熱點(diǎn)。硫系材料具有較高的折射率、良好的三階非線性、較低的雙光子吸收和較寬的中紅外透過特性等優(yōu)點(diǎn)，受到了研究學(xué)者的廣泛關(guān)注，并且國外在基于硫系材料的波

2、導(dǎo)制備和應(yīng)用方面已經(jīng)取得了一系列的研究成果；目前國內(nèi)此領(lǐng)域還尚處在起步探索階段，因而研制高質(zhì)量硫系薄膜和成熟的硫系光波導(dǎo)制備技術(shù)對(duì)硫系光波導(dǎo)領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用有著巨大的意義。本文利用實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的Ge-Sb-Se硫系玻璃材料作為靶材，采用磁控濺射技術(shù)制備高質(zhì)量的Ge-Sb-Se薄膜，在此基礎(chǔ)上利用光刻配合離子刻蝕技術(shù)探索制備出Ge-Sb-Se基質(zhì)光波導(dǎo)，并對(duì)波導(dǎo)的光學(xué)性能進(jìn)行了分析。全文研究的具體內(nèi)容如下：
　?。?）從光學(xué)軟件Mo

3、de Solutions入手，針對(duì)Ge-Sb-Se材料的折射率，分析不同脊寬波導(dǎo)的模式特性和色散特性，并結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件和制備工藝，選擇合適的脊寬和脊高參數(shù)進(jìn)行波導(dǎo)制備。
　?。?）利用實(shí)驗(yàn)室已投入商用的Ge-Sb-Se玻璃制備工藝，制備了高質(zhì)量的Ge-Sb-Se硫系玻璃靶材，接著利用磁控濺射儀器進(jìn)行真空鍍膜，通過改變鍍膜過程中的真空壓強(qiáng)、濺射功率以及濺射壓強(qiáng)，摸索出制備Ge-Sb-Se薄膜的最佳工藝，并對(duì)薄膜組分、厚度、XRD

4、、拉曼、透過等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的表征以及分析。
　　（3）為了克服現(xiàn)有光波導(dǎo)的局限性，本文定制了具有180°彎曲結(jié)構(gòu)的硫系蛇形波導(dǎo)掩膜版，利用光刻法在薄膜上實(shí)現(xiàn)了掩膜圖案轉(zhuǎn)移。探索了勻膠以及曝光、顯影等工藝參數(shù)，并利用高密度等離子體技術(shù)進(jìn)行了光波導(dǎo)刻蝕，在刻蝕過程中通過改變刻蝕氣體組分比例、刻蝕壓強(qiáng)等制備工藝，制備出寬度分別為2μm、4μm、5μm、10μm、15μm、20μm的光波導(dǎo)，并對(duì)Ge-Sb-Se光波導(dǎo)的側(cè)壁垂直度，表面粗