硅基載流子注入型全內(nèi)反射光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)的研究.pdf

1、光開(kāi)關(guān)是光交換等系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件。長(zhǎng)期以來(lái),人們提出了很多制作光開(kāi)關(guān)的方法。其中全內(nèi)反射光開(kāi)關(guān),以其數(shù)字響應(yīng)、波長(zhǎng)偏振不敏感,長(zhǎng)度較短等特點(diǎn)得到了人們的普遍關(guān)注。同時(shí)硅基CMOS工藝在微電子領(lǐng)域非常成熟,被普遍用于微電子超大規(guī)模集成電路的制作過(guò)程中。如果能用硅基CMOS工藝來(lái)制作集成光電子器件,那么將會(huì)使集成光學(xué)在產(chǎn)業(yè)化的道理上邁進(jìn)一大步。
　　 本文的工作是基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝和Sol材料制作小截面的全內(nèi)反射光開(kāi)關(guān)。在試制過(guò)程

2、中我們發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的大截面的全內(nèi)反射光開(kāi)關(guān)的制作方法在小截面的全內(nèi)反射光開(kāi)關(guān)制作過(guò)程中會(huì)存在許多問(wèn)題,主要是反射區(qū)上注入鋁電極結(jié)構(gòu)對(duì)光開(kāi)關(guān)器件靜態(tài)特性的嚴(yán)重影響以及熱光效應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響等,并針對(duì)這問(wèn)題開(kāi)展研究和提出改進(jìn)光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。
　　 對(duì)金屬電極對(duì)靜態(tài)性能的影響與熱光效應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響進(jìn)行了定量的分析。分析表明,對(duì)于直接在脊波導(dǎo)上制作注入電極,由于金屬電極的等效復(fù)折射率影響,使得全內(nèi)反射光開(kāi)關(guān)在不加電壓的靜態(tài)狀態(tài)下存在一個(gè)

3、固有的“靜態(tài)鏡面”,從而使光路發(fā)生偏轉(zhuǎn)而不能從直通輸出端口輸出。如果為了消除這一現(xiàn)象而加大分叉角的話(huà),這又將需要大的注入載流子濃度,這樣由于嚴(yán)重的溫升導(dǎo)致的熱光效應(yīng)作用,使得光開(kāi)關(guān)性能降低。這些現(xiàn)象在大截面的全內(nèi)反射光開(kāi)關(guān)中影響不大,但是當(dāng)截面較小時(shí)(波導(dǎo)層小于2.5μm厚度),這些作用將嚴(yán)重影響器件性能,甚至使其不能正常工作。
　　 為了消除上述兩點(diǎn)的影響,本文提出一種改進(jìn)型的全內(nèi)反射光開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)思路。該器件采用一次深刻蝕與一