MMI-MZI波导结构制造工艺研究

摘要

马赫-泽德结构器件(Mach-ZehnderInterferometer,MZI)在光子集成器件中有着广泛的用途,可以制备各种基于马赫-泽德干涉结构的光信号处理器件,如波长转换器件、波分复用器件、光开光器件等,这些集成器件在光通信网络系统中发挥着重要的作用。
　　本论文着重于研究马赫-泽德器件的波导结构,特别是其中的分束耦合器件以及相移器件,主要工作如下:
　　1.研究了马赫-泽德结构的基本工作原理及其在光通信系统中的应用,介绍了目前制造马赫-泽德结构的集成工艺的基本技术方案。
　　2.分析了一般情况下光子集成器件中的波导结构,设计了MMI结构分束/耦合器件以及相位调节器件。分析了波导中的光场传输模式和模场分布,通过对器件结构进行仿真,模拟了不同情况下,器件的制造误差对传输功率的影响,为实际器件的制备提供了指导作用。
　　3.通过微纳制造平台制备了不同尺寸的MMI/Y分支结构器件以及相应的MZI结构波导器件,研究了光刻工艺过程中各个参数对图形宽度的影响,研究了湿法刻蚀和干法刻蚀技术对最终器件波导结构形态的影响。
　　4.使用光学对准平台对制备的波导结构芯片进行测试,通过磨锥透镜光纤将光场耦合到光纤中,测量了光场的输出特性。最终测到了插入损耗为26dB的MMI分束器结构,分束器件输出端的输出光功率差异为1dB,分光比约为45:55。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 现代光纤通信网络发展

1.2 MZI结构器件研究情况

1.4 本论文的工作及意义

2 MZI结构波导器件原理与设计

2.1 MZI结构光开关工作原理

2.2 波导层结构设计

2.3 分束/耦合器结构设计

2.4 相移器件设计

2.5 本章小结

3 器件制备工艺

3.1 外延片材料生长

3.2 光刻工艺

3.3 刻蚀工艺

3.5 本章小结

4 波导器件测试

4.1 测试平台介绍

4.2 光纤耦合测试

4.3 Y分支结构分束耦合器件测试

4.4 MMI结构/分束耦合器件测试

4.5 本章小结

5 总结

致谢

参考文献