硅基中紅外光波導(dǎo)器件的基礎(chǔ)研究.pdf

1、中紅外硅光子回路，具有很寬的中紅外透射光譜范圍（透射波長可達(dá)8μm）、和CMOS工藝兼容、具有穩(wěn)定的機(jī)械和化學(xué)特性，使其在中紅外化學(xué)傳感和中紅外環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越受到重視。
　　如今，硅集成光電子技術(shù)主要是基于傳統(tǒng)的絕緣體上硅(Silicon-On-Insulator，SOI)材料，通過埋氧層作為下包層將光場限制在頂層硅的波導(dǎo)中，阻止光場向襯底泄露，實(shí)現(xiàn)光的低損耗傳輸。然而，適用于近紅外光學(xué)回路的成熟的SOI材料在中紅外波

2、段(3～8μm)光波導(dǎo)器件中的應(yīng)用卻受到埋氧層的限制，這是由于二氧化硅在波長大于3.6微米的中紅外波段存在很大的吸收損耗。為了將硅基中紅外推向中紅外波段，設(shè)計(jì)具有低吸收損耗下包層的中紅外硅基光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)顯得越來越重要。
　　因此，本文提出了通過在SOI平面波導(dǎo)兩側(cè)開小孔的方式將波導(dǎo)正下方的埋氧層刻蝕掉，從而形成以空氣為下包層的中紅外低損耗懸浮脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。本文具有創(chuàng)新意義的工作主要集中在以下幾個(gè)方面:
　　1.調(diào)研了目前有關(guān)中紅

3、外光波導(dǎo)器件的研究現(xiàn)狀。提出了新型懸浮脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，從理論上分析中紅外波段內(nèi)脊波導(dǎo)的單模條件，然后結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有工藝條件確定了可行的實(shí)驗(yàn)方案，并開展了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。
　　2.設(shè)計(jì)分析了一種基于SOI(Silicon-On-Insulator)中紅外低損耗懸浮脊波導(dǎo)的MMI-MZI型熱光調(diào)制器。對基于懸浮波導(dǎo)的調(diào)制器的參數(shù)進(jìn)行了分析，并給出了工藝實(shí)現(xiàn)方法。在波長5.4μm，采用3D-BPM（BeamPropagationMethod