氮化硅波导色散设计及低热灵敏度光交叉波分复用器的制备

发布时间：2022-07-08 15:20

　　硅基光子学的形成和发展,为突破硅基微电子学的摩尔极限提供了新的方向。半导体材料硅在微电子领域中的应用已经是家喻户晓,在成熟的微电子加工工艺和日益进步的半导体材料生长工艺的共同推动下,硅在光子学领域中的应用也展现出了前所未有的优势和潜力。氮化硅作为另一种重要的光子学材料,在可见光波段的生物传感应用、通信波段的非线性光学应用和低热灵敏度器件的设计等方面发挥着其独特的优势。本论文首先探索了基于PECVD的氮化硅生长工艺,其次仿真设计了一种基于氮化硅的宽带平坦低色散波导,最后设计制备了一种低热灵敏度的氮化硅光交叉波分复用器。主要内容包括:（1）系统研究了SiH₄和NH₃两种反应气体流量、反应腔压和高低频交替时间等反应条件对氮化硅薄膜的沉积速率、应力、表面粗糙度和折射率等的影响。（2）仿真设计了一种基于氮化硅的宽带平坦低色散波导,理论计算了该波导的有效模式面积和非线性系数随波长的变化关系,并研究了该波导在简并四波混频中的相位匹配条件。（3）设计并制备了一种基于氮化硅的环耦合非对称马赫曾德干涉仪型光交叉波分复用器。在25°C到70°C的温度范围内,PMM... 

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 氮化硅光子学平台研究现状
    1.3 氮化硅光子器件研究现状
    1.4 本论文的主要研究内容
2 氮化硅基波导器件的理论基础
    2.1 引言
    2.2 时域有限差分法
    2.3 定向耦合器的理论基础
    2.4 多模干涉耦合器的理论基础
    2.5 微环谐振器的理论基础
    2.6 本章小结
3 氮化硅薄膜生长及器件制备
    3.1 引言
    3.2 氮化硅薄膜的制备方法介绍
    3.3 PECVD制备氮化硅薄膜工艺研究
    3.4 氮化硅光子器件的制备
    3.5 本章小结
4 平坦色散氮化硅波导的设计
    4.1 引言
    4.2 平坦色散波导结构的设计
    4.3 波导结构参数对色散的影响
    4.4 相位匹配条件
    4.5 本章小结
5 氮化硅低热灵敏度光交叉波分复用器
    5.1 引言
    5.2 光交叉波分复用器的原理
    5.3 二氧化硅包层器件的制备及测试
    5.4 PMMA包层器件的制备及测试
    5.5 本章小结
6 总结与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录



本文编号：3657266