电子束辅助电化学制备光波导及特性研究

发布时间：2020-04-12 05:15

【摘要】：集成光路具有体积小、集成度高、性能稳定等优势,相较于集成电路有更好的信息传输和处理能力,发展前景广阔。光波导作为集成光路最基本的元件,其制备方法的研究仍具有极大价值。本文在研究中,采用时域有限差分法FDTD(Finite Difference Time Domain)软件模拟了线型磷化铟(InP)基波导的导波模式,模拟结果为单模输出。采用电子束光刻技术在InP衬底上制备图形作为电化学刻蚀多孔波导结构的掩模。采用控制变量法分别研究了电化学刻蚀过程中电流密度、掩模图形和刻蚀时间对形成多孔结构的影响。实验结果表明:电流密度可以影响多孔结构表面形成的孔隙的大小和刻蚀深度;掩模图形可以诱导多孔结构的分布;刻蚀时间可以控制刻蚀的深度。对电化学刻蚀得到的多孔结构进行反射率测试,结果表明:多孔结构InP在入射波长大于900 nm时反射率明显升高;多孔结构InP具有良好的反射特性;多孔结构InP的反射率在一定范围内随平均孔隙增大而增大。搭建端面耦合测试系统,对电化学刻蚀形成的多孔波导结构进行测试,结果表明:多孔结构导波模式均为单模。对电化学刻蚀形成的长度为500μm的多孔波导结构分别进行插入损耗测试,损耗均小于10dB。
【图文】：

差分网格,离散化,图格,空间域

电场和磁场的空间域，建立离散化网格。如图格就是经典的离散化网格体系。()1xzyxHyEzEtHρε = ()1yzxyHzExEtHρε = ()1zyzxHxEyEtHρε =

导波模式,线缺陷,软件模拟

模拟仿真中采用 PML 边界条件。PML 的原理是在有限区域外部包裹一层较厚的以空间网格为周期单元的，几乎可以吸收所有向外传播的电磁波[39]。PML 边界条件的设置目的是出的结果能够与无限空间中计算出的结果近似。光波导传输模式模拟2018 年张阳[40]等人通过激光干涉曝光诱导电化学刻蚀和电子束诱导电化方法制备出周期性的 InP 多孔阵列结构，根据结果可知周期为 200 nm-3模在进行电化学刻蚀 InP 形成的多孔阵列结构的截面均匀整齐，，较容易序阵列结构，以此为依据设置模拟线宽。本节将使用 FDTD 软件设计面上分别作宽度为 200 nm、250 nm、300 nm μm的结构。设置 PML 数值边界，光源选中 lambda=1550 nm ，并设置拟结果进行接收，对 3 个不同宽度波导进行模式求解获得导波模式信息场强度分布。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN252

【参考文献】