论文题目: 光栅型平面光波导波分复用器件的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学工程
作者: 文泓桥
导师: 何赛灵
关键词: 蚀刻衍射光栅,阵列波导光栅,平面波导,光集成,像差,工艺误差,平场型,频谱平坦化,偏振不敏感,离子交换波导
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 波分复用系统中的关键元件之一是波分复用器,它对系统容量和系统传输质量有决定性的影响。本论文对最具发展潜力的两种平面光波导波分复用器件——蚀刻衍射光栅(EDG)和阵列波导光栅(AWG)器件进行了研究,研究目的是提高器件性能、简化器件制作工艺、降低器件制作成本。 从理论上分析了EDG器件的特性。1、从凹面光栅的成像分析出发,研究其各级像差的解析表达式,给出了多点消像差的设计方法。2、利用时域有限差分法对光栅的后向衍射效率进行了分析,比较了全内反射(TIR)光栅结构和普通光栅在后向衍射效率上的差别,及其适用范围。3、分析了工艺误差对器件性能的影响。 研究了器件性能的改善方法。1、利用两点消像差的方法对EDG器件的结构设计进行了改进,改善了多通道数EDG各通道的均匀性。2、用多光栅的方法实现了EDG器件的频谱响应平坦化。3、设计了平场型EDG器件,简化了制作工艺。4、用高掺杂的硼磷硅玻璃(BPSG)薄膜做波导的覆盖层,从而减小AWG器件的偏振敏感性。 在硅基二氧化硅波导制作技术的基础上,进行了这两种集成型波分复用器件的实验制作。在制作中采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法淀积氧化硅薄膜,lift-off方法制作金属掩膜,以及感应耦合等离子(ICP)刻蚀方法进行光波导刻蚀。对芯片性能进行了检测,取得了初步实验结果。 为降低器件的制作成本,设计并制作了基于K~+-Na~+离子交换波导的器件。通过有限差分方法分析离子交换过程,计算了这种波导结构的弯曲损耗,对其结构和工艺参数进行了优化。 总之,本文在理论和实验上研究了光栅型平面波导波分复用器件,提出了改善其性能的方法并取得了初步的实验结果,这些结果对发展高性能、实用化的芯片有重要意义。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章.绪论
§1.1 目的与意义：光纤通信与波分复用技术
§1.2 波分复用系统概述
1.2.1 波分复用系统中的关键器件
1.2.2 不同的WDM实现技术及比较
§1.3 波分复用器件的研究现状及发展趋势
§1.4 本论文主要工作及成果
参考文献
第二章 光栅型波分复用器件原理及数值计算方法
§2.1 AWG波分复用器件原理
§2.2 EDG波分复用器件原理
§2.3 光波导器件的数值模拟方法
2.3.1 有效折射率法
2.3.2 束传播方法
2.3.3 有限差分法
参考文献
第三章 蚀刻衍射光栅波分复用器的性能分析
§3.1 蚀刻衍射光栅的像差分析
§3.2 蚀刻衍射光栅的标量波动分析
§3.3 全内反射结构光栅槽面的衍射效率分析
§3.4 工艺误差对器件性能的影响
3.4.1 光栅槽面缺陷对插入损耗的影响
3.4.2 相位和振幅误差对串扰的影响
参考文献
第四章 光栅型波分复用器件的优化设计
§4.1 大通道数EDG器件的设计
§4.2 EDG器件的频谱平坦化设计
§4.3 平场型EDG器件的设计
§4.4 偏振不敏感AWG器件的设计
参考文献
第五章 硅基二氧化硅器件的实验制作
§5.1 PECVD方法沉积氧化硅薄膜
5.1.1 PECVD原理
5.1.2 氧化硅薄膜沉积工艺
§5.2 光波导的制作
§5.3 蚀刻衍射光栅的实验制作
§5.4 偏振不敏感AWG的实验制作
参考文献
第六章 离子交换波导器件的设计与制作
§6.1 概述
§6.2 折射率变化的原因
§6.3 离子交换过程的数值模拟
§6.4 离子交换波导的弯曲损耗
§6.5 K~+-Na~+离子交换工艺
§6.6 离子交换波导器件的制作
参考文献
第七章 总结
攻读博士期间发表的论文和申请的专利
致谢
发布时间: 2005-07-27
参考文献
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