基于MT光纤适配器的光垂直耦合器件制备技术研究北大核心

针对光波导互连背板中的光纤-光波导垂直(90°转向)耦合技术,提出了一种基于MT光纤适配连接器的光垂直耦合器件制备方法。详细阐述了紫外光固化胶在光纤适配连接器上的涂膜方法,通过准分子激光器的阶梯刻蚀法对固化胶薄膜顶部端面进行45°微反射镜制备;分析了所制备样品参数如斜面粗糙度、斜面几何尺寸以及耦合元件垂直耦合性能。     

激光阶梯刻蚀法制备45°微反射镜及垂直耦合研究

提出了一种基于准分子激光制备45°微反射镜的新方法──激光阶梯刻蚀法,介绍了该方法的工艺流程。通过优化参数制备了微反射镜样品,详细分析了样品参数对微镜反射性能的影响。利用微反射镜样品进行垂直耦合实验,深入讨论了影响系统损耗的主要因素。实验结果表明,微反射镜样品造成的损耗约为3.5dB。该制备方法有望在大尺寸光波导互连背板耦合器件的研制中得到广泛应用。     

飞秒激光刻写z切LiNbO3晶体形成通道光波导

在z切LiNbO3晶体上进行飞秒激光刻写通道光波导的实验研究.利用光学显微镜研究了光波导的微观结构;在633 nm波长下,端面耦合得到光波导的近场光强分布,波导区为飞秒激光聚焦的区域,TE和TM偏振下都形成了光波导模.研究了激光扫描速度和脉冲能量对刻写质量的影响,结果发现,激光脉冲能量在2.0μJ左右、扫描速度在0.6...     

准分子激光电化学复合工艺中热-力效应研究

为了探寻准分子激光电化学刻蚀硅工艺中的热-力效应特性,采用功率密度大的248nm准分子激光聚焦照射浸在KOH溶液中的n-Si表面,实现了一种激光电化学复合刻蚀工艺.通过数值仿真与实验比较的方法,对该工艺的刻蚀速率进行了分析.研究结果表明,该复合工艺存在激光直接刻蚀、电化学刻蚀和激光与电化学耦合刻蚀等三种刻蚀作用;在耦合作用中,溶液中激光加工的热效应较小,光热效应导致的刻蚀小;而溶液中激光加工的力学效应对材料的刻蚀作用很大.通过对准分子激光与溶液中靶材相互作用过程的热-力效应分析,更深入地探讨了准分子激光电化学工艺的刻蚀机理.     

利用光波导进行准分子激光打孔的加工系统研究

分析了现有准分子激光打孔系统的优缺点,研究了对经过光波导的光束进行掩模打孔的一套加工系统。对光波导的制作进行了分析,并进行了一系列实验,文中给出了试验结果和分析。     

低损耗聚合物互连光波导的制备及性能测试

对应用于宽带光互连的光印刷电路板(OPCB)制备技术进行了研究。作为光互连系统的传输介质,我们研究了互连光波导的性能。基于紫外光刻技术,在常规PCB基底上制备了聚合物光波导,研究了光波导的制备流程以及工艺参数;并且通过不断优化工艺参数,制备得到了低损耗的光波导;通过测试光波导的传输损耗以及眼图,分析了光波导的性能。光波导在850nm波长条件下的传输损耗可以达到0.13dB/cm,实现了10Gbit/s光通信信号的传输。     

KrF准分子激光刻蚀PMMA研究

为了研究准分子激光刻蚀聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的内在机理,将波长为248nm的KrF准分子激光垂直照射到PMMA材料表面,改变激光能量和脉冲数目,在大气背景下进行实验,照射后样品的表面形貌及化学结构用扫描电子显微镜（SEM）、3维形貌分析仪、X射线光电子能谱（XPS）等手段进行分析。SEM测试表明,在刻蚀区域出现孔状结构,说明刻蚀过程中有气体成分产生。XPS测试表明,激光照射后C1s峰的强度减弱而O1 s峰增强,据此推测PMMA侧链上的甲基被刻蚀掉且空气中的O2参与了反应。另外还研究了激光能量和脉冲数目对刻蚀率和表面粗糙度的影响。结果表明,随着激光能量和脉冲数目增加,刻蚀率和粗糙度并不是一直呈现递增的趋势。     

锥形光波导耦合特性研究

基于耦合模理论,数值仿真了两种耦合结构(FW和WF)下的耦合损耗随锥形光波导芯层尺寸的变换规律;进一步分析了两种耦合结构下锥形光波导端面粗糙度对其模式耦合损耗特性的影响,表明不同模式其端面散射损耗不同;实验结果表明,锥形光波导的输入端芯层尺寸、输出端芯层尺寸及光波导长度,对FW结构下的耦合损耗影响较小,对WF结构下的耦合损耗影响较大。     

准分子激光电化学刻蚀硅的刻蚀质量研究

为了解决现有硅刻蚀工艺中存在的刻蚀质量等问题,采用激光加工技术和电化学加工技术相结合的工艺对硅进行了刻蚀,研究了该复合工艺的工艺特性。实验中采用248nm-KrF准分子激光作光源聚焦照射浸在KOH溶液中的阳极n-Si上,实现激光诱导电化学刻蚀。在实验的基础上,研究了激光电化学刻蚀Si的刻蚀孔的基本形貌,并对横向刻蚀和背面冲击等质量问题进行了分析。结果表明,该工艺刻蚀的孔表面质量好、垂直度高;解决了碱液中Si各向异性刻蚀的自停止问题,具有加工大深宽比微结构的能力;也具有不需光刻显影就能进行图形加工的优越性。     

玻璃基片上双层多模光波导的制备

在光学玻璃基片上制作了双层掩埋式多模光波导芯片,这种芯片中的上、下两层光波导均通过熔盐离子交换和电场辅助离子迁移形成。对光波导的横截面以及输出光斑进行了观察,并进行了损耗和串扰测试。研究结果表明:双层多模光波导芯片中上、下两层光波导芯部横截面尺寸分别为29 m19 m和31 m20 m;两层波导的输出光斑尺寸相互匹配;两层波导传输损耗分别为1.000.32 dB/cm和0.780.35 dB/cm;两层光波导之间的串扰在17.7dB左右。这种玻璃基片上的双层多模光波导可以使板级光互连的互连密度增大一倍,提高EOCB的性能。     

阵列波导光栅制作关键技术

介绍了阵列波导光栅（AWG）在设计中要考虑的主要结构参数，制作材料，误差来源等，论述了利用CAD制作AWG所需SiO2光波导的化学过程及其特点，给出了我们制作的光波导的测试数据。给出了通过调整局部设计数据而得到的较好面型的激光直写AWG图形。介绍了我们利用PIE刻蚀得到的AWG实验电影片和利用ICP刻蚀AWG的可行性。     

有机聚合物光波导制作工艺综述

有机聚合物光波导光互连已成为实现短距离计算通信设计目标的最佳解决方法。短距离光互连是未来互连方向,综合性能优良的聚合物多模光波导是光互连中的重要组成部分。有机聚合物光波导的制作工艺对光波导的性能具有重要影响,故此对有机聚合物光波导的制作工艺进行了综述,并提出了一些未来的研发方向。     

准分子激光微加工技术结合模塑技术加工微流控芯片

利用准分子激光微加工技术与模塑技术相结合的方法制造微流控芯片。用准分子激光在玻璃基胶层上刻蚀出加工质量较高的微流控生物芯片形貌,通过电铸技术对微流控芯片进行复制,得到反向金属模具。用金属模具通过注塑成型技术用聚碳酸酯注塑出微流控芯片。系统研究了准分子激光的能量密度和工作台移动速度对胶层微通道加工质量的影响;测量并分析了激光刻蚀加工出的微流控芯片原型、电铸的反向金属模板和注塑成型后的微流控芯片的轮廓精度和表面粗糙度,上表面尺度偏差不大于2μm,底面粗糙度小于20 nm。对注塑出的微流控芯片和激光直写刻蚀的几何结构相同的微流控芯片的流动性能进行比较测试。在流速较小时,用激光微加工技术与模塑技术相结合的方法加工的微通道比准分子激光直写法所加工的微通道流动性能更好。     

准分子激光对Al,Au刻蚀的技术研究

本文报导了准分子激光对Al、Au等金属的直接刻蚀和诱导刻蚀技术,给出了刻蚀过程中激光能量密度、刻蚀速率及反应气体压力之间的关系,分析讨论了准分子激光对Al、Au的刻蚀机理和规律。     

水辅助准分子激光微加工硅的实验研究

为了研究脉冲激光在不同介质中的刻蚀特性,采用20ns短脉冲、248nm准分子激光(能量为150mJ~250mJ)分别在水和空气两种介质中对半导体单晶Si片进行微刻蚀实验研究。在实验的基础上,研究了两种介质中准分子激光刻蚀Si的刻蚀孔的基本形貌和刻蚀速率,并对结果进行了对比分析。研究结果表明,水辅助激光微加工时,熔屑易从加工区排出,有助于提高加工的表面质量;同时,水的约束提高了冲击作用,使得刻蚀速率加快。     

硅基SiO2光波导

在硅基上通过氢氧焰淀积的SiO2,厚度达到了20μm;通过掺Ge增加芯层的折射率,折射率比小于1%,并可调;用反应离子刻蚀工艺对波导的芯层进行刻蚀,刻蚀深度为6μm,刻蚀深宽比大于10;波导传输损耗小于0.6dB/cm(λ=1.55μm),并对波导的损耗机理和测试进行了分析与研究.另外,为实现光纤与波导的耦合,结合微电子机械系统技术,在波导基片上制作了光纤对准V形槽.     

激光直写技术制备SiO2-TiO2条形光波导工艺研究

为了研究激光直写技术在光波导制备中的应用,采用波长为1.07μm的连续光纤激光器制备了硅基SiO2-TiO2条形光波导。探讨了激光直写技术制备条形光波导的原理,研究了激光参数对条形光波导宽度的影响,最后测试了光波导的通光模场以及光传输损耗。结果表明,条形光波导的宽度随着激光功率密度的增加而增大。当激光扫描速率在0.1mm/s~1mm/s范围内变化时,条形光波导的宽度随着激光扫描速率的增加而降低;高于1mm/s时对波导宽度无明显影响。在优化的工艺参数下,激光直写得到的条形波导的厚度约为0.4μm,宽度为120μm,整条波导非常均匀、准直性很好,对于1550nm波长的光呈多模传输,最小传输损耗为1.7dB/cm。     

硅基SiO_2光波导

在硅基上通过氢氧焰淀积的 Si O2 ,厚度达到了 2 0 μm;通过掺 Ge增加芯层的折射率 ,折射率比小于 1% ,并可调 ;用反应离子刻蚀工艺对波导的芯层进行刻蚀 ,刻蚀深度为 6 μm,刻蚀深宽比大于 10 ;波导传输损耗小于0 .6 d B/ cm(λ=1.5 5 μm) ,并对波导的损耗机理和测试进行了分析与研究 .另外 ,为实现光纤与波导的耦合 ,结合微电子机械系统技术 ,在波导基片上制作了光纤对准 V形槽     

193 nm和308 nm准分子激光对聚合物刻蚀特性的比较

描述了两种典型准分子激光 (XeCl:30 8nm ,30ns和ArF :193nm ,17ns)对三种常用聚合物PC ,PI和PMMA的刻蚀实验研究。着重讨论准分子激光对聚合物的刻蚀机制 ,并比较了这两种激光对三种聚合物的刻蚀性能。     

波导光互连的研究进展

介绍了波导光互连的研究现状及发展趋势.波导光互连研究主要包括波导结构的成形、微反光镜的制作、功能结构的设计以及可靠性测试,应用前景广阔,是今后几年光互连技术的研究重点之一.然而波导光互连也面临着很大的挑战:廉价材料和工艺的选择,性能与可靠性的完善,互连密度的提高与可靠性的协调,3D封装以及标准化与产业化等.