SOI納米光波導的研究及其工藝制作.pdf

1、80年代后期，人們發(fā)現SOI 材料具有良好的導波特性，使得SOI 技術取得突破性進展，SOI 光波導具有極低的傳輸損耗，并且橫向器件載流子的時間利用率很高，使得以SOI 為基礎的無源光波導器件，集成光電探測器，以及光波導調制開關等光學器件飛速發(fā)展。Si的折射率（3.477）比SiO2（1.444）和空氣（1）的折射率要大很多，SOI 脊形光波導能將光場限制在折射率較高的芯層區(qū)域，在水平方向上對光的限制比較小，高階模能迅速衰減，從而實現單

2、模傳輸。
　　 本文通過對光波導的研究，對工藝制作參數的摸索，主要得到了以下幾個方面的成果：
　　 從光波導的的導波理論出發(fā)，利用軟件模擬，采用場模式匹配方法FMM，模擬了SOI 脊形光波導的單模條件，偏振相關性，損耗特性（彎曲損耗）。分析了脊高為0.34μm和0.22μm的SOI基片，深刻蝕和淺刻蝕時模式分布的區(qū)別，淺刻蝕時TM偏振模會泄露到旁邊的平板波導中，波導只有TE模；計算了TE和TM模的有效折射率差，得到了偏振

3、無關性較好的范圍，從而得到既滿足單模條件，偏振無關性又比較好的的納米脊波導；分析了脊波導的彎曲損耗與波導的脊寬，刻蝕深度，彎曲半徑，輸入波長等因素的關系。
　　 在光波導的制作工藝方面，介紹了一套完整的光波導制作流程，本文在實驗中采用的是MA6 紫外線光刻和RIE 刻蝕，通過對光刻和刻蝕參數的不斷摸索優(yōu)化，并采用多種觀測工具測試，得到了表面圖形完整，波導側壁垂直度較好的結果。
　　 刻蝕會增大波導的表面和側壁粗糙度，而由