二氧化硅平面光波导器件的研究进展

二氧化硅平面光波导(PLC)器件以其低损耗、高工艺容差,以及与CMOS工艺兼容和与单模光纤模场匹配良好等优点,在光通信、光互连和集成光学中得到了广泛的应用.文章综述了二氧化硅平面光波导器件及其应用的进展,重点针对分束器、阵列波导光栅、可调光衰减器及其集成器件的最新研究进行了介绍,对未来发展趋势进行了展望.     

二氧化硅光波导环形谐振腔

利用宽角光束传输法(WA-BPM)对二氧化硅平面波导环形谐振腔进行了优化设计,详细分析了不同环形腔长度下,谐振腔清晰度与环形腔耦合器耦合系数的关系,并进一步分析了由光探测器散弹噪声所限制的谐振型光学陀螺极限灵敏度和环形腔光路参量之间的关系。在此基础上,在硅衬底上利用火焰水解化学掺GeO2的二氧化硅波导上制作成带输入/输出耦合器的环形谐振腔芯片。并通过实验测试了所研制的光波导环形谐振腔,其清晰度高达60,理论分析表明采用上述环形谐振腔研制的陀螺,其极限灵敏度可达1°/h。     

光波导用玻璃薄膜的制备及其性能研究

采用磁控射频溅射法制备光波导用玻璃薄膜。本文重点分析了不同溅射条件如氧分压、基片种类、基片温度下制备的薄膜光学性能，通过比较，得到制备0.6328μm和1.55μm窗口下光波导器件用玻璃薄膜所需溅射条件。     

磁控射频溅射法制备光波导薄膜研究

采用磁控射频溅射法制备了用作光波导器件的玻璃薄膜。通过选取不同的溅射材料,顺不同溅射条件下制备的玻璃薄膜的光学参数进行的测量、比较,并对其作为光波导的性能进行研究,通过理论上推导与计算,得出了在1．55μm窗口下制备光小导器件的玻璃薄膜所应具备的溅射条件。     

磁控射频溅射法制备光波导薄膜研究

采用磁控射频溅射法制备了用作光波导器件的玻璃薄膜。通过选取不同的溅射材料,在不同溅射条件下制备的玻璃薄膜的光学参数进行的测量、比较,并对其作为光波导的性能进行研究,通过理论上推导与计算,得出了在１,５５ｕｍ窗口下制备光波导器件的玻璃薄膜所应具备的溅射条件。     

离子自组装成膜技术制备TiO2／SiO2薄膜光波导

采用离子自组装(ISA)成膜技术制备了TiO2／SiO2复合薄膜光波导，研究了光波导的波导特性。结果表明，随着TiO2含量的增大，光波导的折射率增加，但同时光波导传输损耗增大。一般TiO2占10wt％，此时，光波导中的光损耗较低。在更高的含量范围内，必须使TiO2分散。     

二氧化硅光波导刻蚀参量及掩膜的优化

硅基二氧化硅光波导是光通信中的关键器件.采用光刻胶以及金属作为掩膜进行了反应离子刻蚀二氧化硅光波导的工艺研究,获得了刻蚀速率及刻蚀选择比相对各工艺参数变化的三维神经网络模型.利用一种新型的用于二氧化硅深刻蚀的复合双层掩膜结构,克服了许多单层掩膜自身的限制,并利用这一结构制作出低传输损耗的硅基二氧化硅波导.     

SiO2 8×8阵列波导光栅的研制

在Si基SiO2材料上设计并制作了中心波长为1.55 μm、通道间隔为0.8 nm的8×8阵列波导光栅(AWG).详细介绍了器件的设计、制作和测试,并对测试结果及工艺误差进行了深入的分析讨论.封装后的测试结果显示,器件的3 dB带宽为0.22 nm;中央通道输入时,最小和最大插入损耗分别为4.01 dB和6.32 dB;边缘通道输入时,最小和最大插入损耗分别为6.24 dB和9.02 dB;对比不同通道输入时输出通道的中心波长,其偏移量低于0.039 nm;器件的通道间串扰小于-25 dB;偏振依赖损耗(PDL)小于0.3 dB.     

PECVD在TSV领域的应用

PECVD设备及工艺技术已在半导体前道互连工艺及TSV领域展现了其广阔的应用前景,介绍了拓荆PECVD在TSV领域的应用,展现其良好的工艺表现。     

Optimization of Plasma Etching Parameters and Mask for Silica Optical Waveguides

Optical waveguides in silica-on-silicon are one of the key elements in optical communications.The processes of deep etching silica waveguides using resist and metal masks in RIE plasma are investigated.The etching responses,including etching rate and selectivity as functions of variation of parameters,are modeled with a 3D neural network.A novel resist/metal combined mask that can overcome the single-layer masks’ limitations is developed for enhancing the waveguides deep etching and low-loss optical waveguides are fabricated at last.     

AWG用Si基SiO2波导材料的制备

平面光波导在光波分复用技术中起着重要的作用，尤其是Si基SiO2波导器件在光通信领域中具有许多优点。因此，如何在Si衬底上制备出性能稳定良好的SiO2光波导材料至关重要。本文介绍了几种制备SiO2厚膜的方法。     

有机/无机杂化SiO2/Si光波导薄膜的制备及表征

采用有机/无机杂化溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了SiO2光波导薄膜材料.采用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MAPTMS)作为反应先躯体,四丙氧基锆(ZPO)作为调节折射率的材料,正丙醇(n-propyl alcohol)为溶剂,利用旋涂方法在Si基片上成膜,采取低温长时间、高温短时间的热处理方式,制备出无龟裂薄膜.分别采用棱镜耦合仪和原子力显微镜(AFM)研究了不同溶剂量和不同ZPO量情况下,薄膜的折射率、厚度以及表面形貌变化情况.研究结果表明:通过调节正丙醇的用量,可以实现薄膜厚度可控;通过调节ZPO的用量,可以实现薄膜折射率可控;薄膜的表面平整度非常好,在5μm× 5μm的扫描范围内,表面粗糙度小于0.430 nm,表面起伏度小于0.656 nm.     

分析介质光波导传播特性的Cole—Hopf变换法

采用Cole-Hopf变换法，将平板光波导导模所满足的二阶常微分方程（Helmholtz方程）变换成一阶常微分方程（Riccati方程），用较简单且有效的方法分析导模的特性。给出了多层阶跃型及渐变型平板波导导模的精确解析解和数值解法及实例；给出了非线性平板波导传播特性的数值计算法及实例。