硅单模脊形光波导的三维模拟及实测结果

对当前硅光集成技术的热点、制备大断面低传播损耗单模脊形光波导进行了三维理论模拟设计。脊的上覆盖层是空气（大折射率台阶，非对称情况）或纯硅层（对称情况），均能得到符合实际的模拟结果。改变脊形光波导的高宽几何尺寸或折射率分布值，模拟结果呈现单模、双模或更高阶模的电场分布及光强分布。用相应条件指导硅脊形光波导的实际制备，实测结果表明模拟结果是准确的。     

脊形单模硅光波导的设计

对脊形单模硅光波导的模式特性进行了理论设计。分析了λ＝１．３μｍ的脊形硅光波导的结构参数及工艺流程。这种光波导的数值孔径和单模光纤匹配，传播损耗低于平面条形硅光波导，文中并对传播损耗作了讨论。     

全硅大断面脊形光波导传播特性的理论分析及实验结果

对当前硅光集成的研究焦点－制备大断面单模脊形光波导的单模条件，用有效折射率法进行分析，也计算了传播常数等性能参数。结果表明，有效折射率法有方法简明、结论确切的优点。它能同时给出单模区、多模区及截止区的条件，已有效指导了ＳＩＭＯＸ及ｎ／ｎ＋外延型两种单模脊形硅光波导的制备。文中最后给出了实验结果。     

低损耗玻璃光波导的溶胶-凝胶法制备

采用溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－ｇｅｌ）技术制备了ＳｉＯ２－ＴｉＯ２低损耗平面光波导,在６３３ｎｍ处的传输损耗为０．５７ｄＢ／ｃｍ。同时在硅基板上制备了脊型Ｙ形波导分束器,分束比为１１。     

锗硅脊形光波导Y分支器的模拟及试制

继研制成功单模脊形锗硅合金光波导后，进一步用这种光波导试制Ｙ分支器．文中用束传播法ＢＰＭ首先从理论上分析了波长λ＝１．３μｍ的光波在分支器中的传播特性，模拟计算了模场的传播及损耗．其次叙述了实际锗硅Ｙ分支器的制造工艺及测量结果．结果表明，激光束耦合进锗硅分支器的输入端后，分支器的二路输出端成功输出均匀的单模光波．     

Ge0.05Si0.9／Si脊形光波导的光场分析及设计

利用有效折射率法分析了Ｇｅ０．０５Ｓｉ０．９５／Ｓｉ脊形光波导的光场分布，得到了这种光波导在传输单模时内脊高ｂ，外脊高ｈ和脊宽Ｗ的合理取值，还为其它光波导器件的设计奠定了基础。     

单模GexSi1—x脊形光波导的研制

通过分析和计算，得到了单模ＧｅｘＳｉ１－ｘ脊形光波导内脊高、脊宽和腐蚀满足的关系。实践证明，按照这些关系可以成功设计制作 单模ＧｅｘＳｉ１－ｘ脊形光波导。     

低损耗SOI单模脊形光波导的制备

表面散射损耗与菲涅耳反射损耗是SOI(Silicon-on-msulator)脊形光波导的主要损耗机理.通过降低光波导损耗的研究,在厚膜SOI材料上制备了长度为20 mm,插入损耗小于2.15 dB的单模脊形光波导.     

硅基光波导及光波导开关的研究进展

ＳｉＯ２ 光波导、重掺杂光波导、ＳＯＩ光波导、合金光波导及聚合物光波导等低损耗硅基光波导的研究已取得了很大的进展,随着这些波导的硅基光开关不断研制出来,各种光开关结构也不断提出来了。为了解决硅的线性电光系数为零的问题,采用了多种方法,以获得强的线性电光效应,实现高速光开关。文章回顾了近十年来硅基光波导及光开关的研究进展。     

聚合物脊形光波导设计

用5层非对称平面波导理论和等效折射率法(ERIM)分析了金属电极对聚合物脊形光波导横向模式特性及其传输损耗的影响。计算结果表明：在工作波长1．55μm波段,当常规脊形光波导的芯层厚度大于0．8μm、包层厚度大于3．0μm时,才能保证传输损耗的理论极限小于0．1dB／cm;当脊波导刻蚀深度为0.l一0．2μm、对应脊波导宽度为7—5μm时,可满足脊波导横向单模传输。     

Ge0.05Si0.95/Si脊形光波导的分析及设计

提出了Ｇｅ０ ．０５Ｓｉ０ ．９５／Ｓｉ 脊形光波导的等效模型,并在此模型的基础上利用有效折射率的数值解法计算出Ｇｅ０ ．０５Ｓｉ０ ．９５／Ｓｉ 脊形光波导的有效折射率,从而为脊形光波导的设计提供了重要依据     

硅基GaAs／GaAlAs平面光波导的研究

分析了金属有机化合物化学气相淀积（ＭＯＣＶＤ）ＧａＡｓ／ＧａＡｓＡｌ／ＧａＡｓ／Ｓｉ材料结构的性能，用ＭＯＣＶＤ法地硅衬底上生长了ＧａＡｓ／ＧａＡｓＡｌ／ＧａＡｓ材料，并用这种材料制备了平面光波导样品，测定了１．３μｍ，单模激光的传输损耗小于０．６５ｄＢ／ｃｍ。     

Ge_(0.05)Si_(0.95)/Si脊形光波导的光场分析及设计

利用有效折射率法分析了Ge0.05Si0.95／Si脊形光波导的光场分布，得到了这种光波导在传输单模时内脊高b、外脊高h和脊宽W的合理取值，还为其它光波导器件的设计奠定了基础。     

非对称全内反射型SOI波导开关器件模型分析

根据有效折射率法和光束传播法分析了大截面单模ＳＯＩ脊形Ｘ型交叉波导的传输特性．指出交叉角在１．５～２°内，因导波模式引起耦合作用而导致的串音小于－２５ｄＢ；采用波动光学原理分析了非对称全内反射开关导模的传输和反射特性；讨论了等离子体色散效应，Ｐｎ结大注入效应以及Ｇｏｏｓ－Ｈａｎｃｈｅｎ位移，并分析了非对称全内反射型ＳＯＩ光波导开关的电学性质．据此优化设计了该器件的结构参数和电学参数．     

硅基波导、光探测器和CMOS电路的集成

对于集成光学器件和微电子电路制作，应用了驻波监控指示技术（ＳＷＡＭＩ）、局部氧化技术（ＬＯＣＯＳ）、光波导和探测器的平接、漏波，以及镜耦合技术。文章介绍了硅基光波导、光探测器和ＣＭＯＳ电路的单片集成技术。讨论了集成工艺以及静态和动态测量结果     

制造SiO2光波导的新工艺：紫外写入法

本文介绍国外利用ＧｅＯ２掺杂的ＳｉＯ２材料的紫外光敏性制造ＳｉＯ２光波导的研究情况，详细叙述了紫外写入法制造ＳｉＯ２光波导的工艺过程并概述了这种新的工艺优越性。     

GexSi1—x／Si异质结脊形光波导结构参数的研究

通过对ＧｅｘＳｉ１－ｘ脊形光波导中的ＴＥ模式的理论分析与计算，得出了不同内脊高ｂ对应的脊宽Ｗ与外脊高ｈ的关系曲线。为这种脊形光波导的结构设计提供了可以信赖的依据。     

脊形聚合物光波导中传输模式的演变与结构参数的优化设计

本文以脊形聚合物光波导为例,应用光束传播法(BPM)算法来模拟分析其单模区域、模式在波导传输过程中的演变以及模式输出功率随传输距离的变化趋势等.通过对模拟结果的分析,探讨对聚合物光波导结构参数(脊高、脊宽、脊高比)进行合理、最大性优化的可能性,为设计并制作出满足单模传输的脊形聚合物光波导提供理论依据.     

Ge_xSi_(1-x)/Si脊形光波导的最佳结构

根据光集成技术对脊形光波导的要求 ,通过系统的分析和优化设计得出了GexSi1 -x/Si脊形光波导的最佳结构参数。对波长为 1 .3μm的光波 ,其数值孔径在光波导的输入、输出端均和单模光纤的相匹配 ,其最佳Ge组分为 0 .0 3和 0 .0 4。符合大截面且和单模光纤芯径相当的脊高分别为 4～ 1 0 μm和 4.0～ 5 .9μm ,脊宽分别为 8.8～ 1 0 .0 μm和 5 .9～ 1 0 .0 μm。     

SOI平面光波导有效折射率的计算及其波导层厚度的设计

从麦克斯韦理论出发精确计算得出ＳＯＩ平面光波中的有效折射率及光场分析，并由此确定了传输单模光波导的波导层厚度。