面向光集成的光波導材料制備與參數(shù)測量方法研究.pdf

1、集成光波導器件作為光通信中最重要的基礎性部件之一，隨著光通信技術(shù)的飛速發(fā)展，受到人們越來越多的重視，而集成光波導材料是器件的基礎，其光學性能很大程度上決定了器件性能。新型電磁材料—負折射率介質(zhì)的出現(xiàn)又為集成光波導器件中的突破提供了重要的途徑。負折射率介質(zhì)是當前光學與材料領域中熱門新型人工電磁介質(zhì)，雖然目前在可見光波段還沒有制作出來，但是由于其在光波段具有非常重要的潛在應用價值，近年來引起了越來越多科研人員的興趣。 本論文以集成光

2、波導材料為研究對象，重點研究了集成光波導材料的參數(shù)測量方法及制備技術(shù)，主要作了如下工作： 1.棱鏡耦合法和泄漏波導法的理論基礎方面研究了倏逝波和光學隧道效應，棱鏡耦合法和泄漏波導法的測量理論依據(jù)是平板波導模式理論，波導模式理論方面重點研究了含有正負折射率介質(zhì)多層平板波導中的轉(zhuǎn)移矩陣法，第一次推導出了適用于正負折射率介質(zhì)材料的轉(zhuǎn)移矩陣，以此分析了多層平板波導的模式色散特性；模擬理論方面重點研究了傳輸矩陣法，從嚴格電磁理論推導出同時

3、適用于正負折射率介質(zhì)材料的傳輸矩陣； 2.對于集成光波導材料參數(shù)測量方法，著重研究了棱鏡耦合法和泄漏波導法，給出了一般棱鏡耦合法和泄漏波導法的理論誤差分析，從測量理論上提出了改進方法，首次建立了棱鏡耦合法和泄漏波導法的精確測量模型，用傳輸矩陣法從理論上進行了模擬論證，進而從實驗上論證了改進方法的精確性，并利用改進的棱鏡耦合法和泄漏波導法分別對甩膠法和等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)制作的薄膜進行了參數(shù)測量； 3.對

4、于假定在光頻波段制作出來的負折射率介質(zhì)材料，第一次從理論上研究了測量負折射率介質(zhì)材料參數(shù)的棱鏡耦合法，研究了測量原理，給出了測量裝置、測量模型和參數(shù)計算方法，并且用傳輸矩陣法從理論上進行了模擬論證； 4.集成光波導材料制備方面重點研究了二氧化硅光波導的等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝，以硅烷和氧化二氮作為反應氣體，嘗試了在不使用GeH4的情況下，通過改變反應過程中的各項工藝參數(shù)來實現(xiàn)對二氧化硅薄膜折射率的精確控制，在單