楔形模斑轉(zhuǎn)換器可以絕熱地調(diào)節(jié)模斑尺寸以使其匹配耦合到光纖,其具備形狀直觀,封裝簡易,耦合效率高,易于集成等優(yōu)點而成為國內(nèi)外研究的熱點。隨著光通訊、光存儲、光開關(guān)、人工智能等領(lǐng)域的出現(xiàn)和發(fā)展,硅光子模斑轉(zhuǎn)換器逐漸實用化,為人們帶來極多便利。目前國內(nèi)外楔形模斑轉(zhuǎn)換器的工藝制作多使用灰度掩膜版、電子束灰度曝光、陰影鍍膜、陰影刻蝕、濕法腐蝕等方法,工藝復(fù)雜、制作周期長、成本較高,可重復(fù)性低且難以大規(guī)模生產(chǎn),很難從實驗室走向具體應(yīng)用。因此,本文開展楔形模斑轉(zhuǎn)換器新制備方法的研究,并對大端面楔形模斑轉(zhuǎn)換器中的模式變換進行研究,主要研究內(nèi)容為:(1)對光波導(dǎo)基礎(chǔ)理論、光波導(dǎo)與光纖進行對接時產(chǎn)生耦合損耗的原因進行分析。通過計算設(shè)計優(yōu)化楔形參數(shù),得到入射光波長為1550nm時,模斑轉(zhuǎn)換器端面尺寸至少為2μm×2μm,楔形長度大于18μm,可達最佳耦合效率,使其在與光纖對接時的耦合損耗大大減小。(2)對設(shè)計的楔形模斑轉(zhuǎn)換器進行制備。通過紫外光刻和深硅刻蝕制作寬1μm,高0.22μm側(cè)壁陡直的耦合光波導(dǎo),根據(jù)直接鍵合理論對鍵合參數(shù)進行優(yōu)化,得到空隙小于10nm的鍵合界面,通過步進式重復(fù)曝光系統(tǒng)與高溫?zé)峄亓飨?..

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 硅基光互聯(lián)集成芯片發(fā)展概述
    1.2 硅基光互聯(lián)集成芯片與光纖間耦合
        1.2.1 光纖與波導(dǎo)耦合問題
        1.2.2 光纖與波導(dǎo)耦合方式
    1.3 楔形模斑轉(zhuǎn)換器國內(nèi)外研究進展
    1.4 論文的研究意義及工作
        1.4.1 論文研究意義
        1.4.2 論文工作
第2章 楔形模斑轉(zhuǎn)換器相關(guān)理論與設(shè)計
    2.1 光波導(dǎo)基本理論
    2.2 光纖與波導(dǎo)耦合機理
        2.2.1 對準(zhǔn)偏差損耗
        2.2.2 菲涅爾反射損耗
        2.2.3 模場失配損耗
    2.3 參數(shù)設(shè)計
    2.4 本章小結(jié)
第3章 楔形模斑轉(zhuǎn)換器的制作工藝
    3.1 楔形轉(zhuǎn)換器的制作
        3.1.1 SOI鍵合工藝
        3.1.2 步進光刻制作楔形轉(zhuǎn)換器工藝
    3.2 楔形模斑轉(zhuǎn)換器制作流程
    3.3 本章小結(jié)
第4章 器件制備的結(jié)果與分析
    4.1 耦合波導(dǎo)制作結(jié)果與分析
    4.2 鍵合工藝制作結(jié)果與分析
    4.3 楔形模斑轉(zhuǎn)換器制作結(jié)果與分析
    4.4 器件模擬及測試結(jié)果與分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 楔形模斑轉(zhuǎn)換器中高階模式的研究
    5.1 模式耦合理論的研究
        5.1.1 波導(dǎo)本征方程
        5.1.2 模式耦合理論
    5.2 楔形模斑轉(zhuǎn)換器模型的建立
    5.3 楔形模斑轉(zhuǎn)換器中激發(fā)高階模式的模擬結(jié)果及分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果
致謝



本文編號：3839995