硅基光波导

硅基光波导制备及其在集成光学器件的应用报告人：114104000463朱泽忠参照信息参照论文：Silicawaveguidesonsiliconandtheirapplicationtointegrated-opticcomponents论文作者：MASAOKAWACHI（河内正夫）参考文献：Silica-basedsingle-modewaveguidesonsiliconandtheirapplicationtoguided-waveopticalinterferometers（河内正夫）硅基二氧化硅阵列波导光栅制作工艺的研究（郎婷婷）厚二氧化硅光波导薄膜的制备（包洪涛）平面光波导器件及应用（刘光灿）硅基光波导及光波导开关的研究进展（魏红振）........目录引言二氧化硅光波导薄膜的制备硅基光波导的耦合硅基光波导的具体应用总结随着光通信技术的发展，信息的传递速度也越来越快，由很久之前的电信号逐渐转换为现在的光信号。所以，现在的光学器件都需要光纤的传输系统（其具有更高的传输效率和更好的可变性）。然而，在器件进行集成耦合时，就会出现很多产量，稳定性，适配性等诸多问题。直到1969年，光波导概念的提出，才解决了上述问题。引言近年来，人们对硅基二氧化硅光波导的研究也不断深入。二氧化硅光波导具有结构简单、传输损耗低、易于集成、性能稳定等优点，并且能够有效地与光纤耦合，是比较理想的波导元件，成为光通信领域的研究热点。在Si基上制备厚SiO2薄膜的方法很多，人们已发展了溶胶凝胶法（Sol-Gel）、火焰水解法（FHD）、等离子体增强化学气相淀积法（PECVD）等。本篇论文作者主要详述了火焰水解法（FlameHydrolysisDeposition）。二氧化硅光波导薄膜的制备火焰水解法(FHD)是一种光纤制备工艺，它具有沉积速度快、容易实现掺杂等特点。在1983年，Kawachi等人就利用火焰水解法在Si基上制备出了低损耗的SiO2-TiO2波导。利用FHD技术制作光波导时，可结合反应离子刻蚀（ReactiveIonEtching，RIE）技术。下面将以制作SiO2-TiO2波导为例，讲解一下典型的制作过程。FHD具体原理：在H2和O2的燃烧氛围中,通过SiCl4的水解作用，生成的SiO2细微颗粒沉积在Si基的表面上。再经过1100至13000C高温炉灼烧可以生成致密的厚SiO2膜。为了得到高折射率的波导层，可以采取掺Ge的方式。将SiCl4和GeCl4等源气体经充分混合后，同样在在H2和O2的燃烧氛围中发生水解反应。将沉积后的Si片放入高温炉中烧结,可采用分阶段升温的方法,先升温至900oC,保温30min,再升温至1380oC并保持3h，最后降至室温，这样得到的SiO2膜，与直接升温至1380oC烧结相比，表面更加平整光滑。对于以光纤为传输媒介的应用,平面光波导器件必须与光纤耦合。硅基光波导的耦合光束从外部耦合进光波导的方法端面直接耦合光栅垂直耦合光纤波导层衬底耦合效率较低实现高效耦合InputlightθSicoreOxidelayerSilayerOutputlightFibercoredcdabeθ一、单模光纤的定位：利用V型光纤定位槽来稳定单模光纤的近似垂直耦合的角度。二、波导与单模光纤末端的封装：利用一种低折射率紫外固化胶进行点胶固化封装。光束分路器光波导分路器采用半导体工艺（光刻、腐蚀、显影等技术）制作。光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上。然后，在芯片两端分别耦合输入端以及输出端的多通道光纤阵列并进行封装。硅基光波导的具体应用硅基光开关光开关是一种具有一个或多个可选择的传输窗口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。总结