单晶铌酸锂薄膜微环谐振器的研究
发布时间：2022-01-15 17:53
随着全球信息化时代的到来,光通信网络技术正朝着高集成度、高速率、大容量的方向飞速发展。近年来,为提高光网络的适应性和灵活性,结构各异的集成光学器件层出不穷,由于其具有模块化、小型化和可集成等优点,成为了未来光通信技术发展的重点方向。微环谐振器是一种特别重要的基础光学元器件,其具有体积小、结构紧凑、集成度高、性能稳定、波长选择性好等特点,能够适用于构成各种不同性能的复杂器件,如激光器、光滤波器、光调制器、光开关、传感器、光学延迟线等。本论文以单晶铌酸锂薄膜微环谐振器作为研究对象,在基本理论、仿真建模、制备工艺等方面进行了系统的研究。本文采用铌酸锂（LiNbO3,LN）作为光波导芯层材料,其综合性能优异,表现为通光范围广,非线性系数大,有较强的压电效应、热释电效应,并选用绝缘体上铌酸锂（Lithium niobite on insulator,LNOI）作为基本结构,设计、制备并测试了微环谐振器。本文的主要研究内容和研究成果如下:1、微环谐振器的仿真建模研究根据光波导理论以及微环谐振器的工作原理,运用COMSOL有限元仿真软件,先后对直波导与微环波导进行了建模仿真,设...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铌酸锂晶体结构
第一章绪论3insulator，LNOI）。它具有单晶性高、折射率对比差大等显著优点，被大量应用于多种光电器件的研究制备中。在本论文中，所使用的LNOI结构如图1-2所示，上层为约400nm厚的单晶LN薄膜，中间层为约2μm厚的SiO2隔离层，下层为约0.2mm厚的Si衬底。单晶LN薄膜的光折射率为2.2，SiO2隔离层的折射率为1.46，由于这两种材料之间存在着较大的折射率差，使得用该结构制备的光学器件具有较优异的限光能力，为进一步实现高集成度和小型化的集成光学器件奠定了基矗图1-2LNOI层结构示意图如图1-3所示，离子注入剥离法的一般流程为：首先，对铌酸锂晶片进行高能He+注入，在一定深度处产生损伤层。随后，在另一块Si晶圆表面利用PECVD（等离子体增强化学气相沉积法）沉积一层约2μm厚的SiO2薄膜作为键合层，再将键合层面和铌酸锂晶片的注入面通过外力粘接在一起。最后，对整体进行退火处理，在退火过程中，注入在铌酸锂体内的He+形成气泡，使铌酸锂晶片沿着损伤层劈裂开来，多余的铌酸锂将自动分离，最终使铌酸锂薄膜转移至Si衬底上。由离子注入剥离法形成的LN薄膜结构被称作LNOI结构，由于单晶铌酸锂和二氧化硅之间存在着高折射率差，具有特殊的光学效果。图1-3离子注入剥离法目前，已经报道了很多基于LNOI结构的各种高性能光子器件的研究，包括微环谐振器、波长转换器件、光耦合器和电光调制器等，它们大多数都是基于光波导结构制备的[24-28]。光波导结构是集成光学器件的基础，制备出高质量的光波导有助于后续各类光学器件的研究。制备光波导的常用方法有干法刻蚀、湿法刻蚀、
第一章绪论3insulator，LNOI）。它具有单晶性高、折射率对比差大等显著优点，被大量应用于多种光电器件的研究制备中。在本论文中，所使用的LNOI结构如图1-2所示，上层为约400nm厚的单晶LN薄膜，中间层为约2μm厚的SiO2隔离层，下层为约0.2mm厚的Si衬底。单晶LN薄膜的光折射率为2.2，SiO2隔离层的折射率为1.46，由于这两种材料之间存在着较大的折射率差，使得用该结构制备的光学器件具有较优异的限光能力，为进一步实现高集成度和小型化的集成光学器件奠定了基矗图1-2LNOI层结构示意图如图1-3所示，离子注入剥离法的一般流程为：首先，对铌酸锂晶片进行高能He+注入，在一定深度处产生损伤层。随后，在另一块Si晶圆表面利用PECVD（等离子体增强化学气相沉积法）沉积一层约2μm厚的SiO2薄膜作为键合层，再将键合层面和铌酸锂晶片的注入面通过外力粘接在一起。最后，对整体进行退火处理，在退火过程中，注入在铌酸锂体内的He+形成气泡，使铌酸锂晶片沿着损伤层劈裂开来，多余的铌酸锂将自动分离，最终使铌酸锂薄膜转移至Si衬底上。由离子注入剥离法形成的LN薄膜结构被称作LNOI结构，由于单晶铌酸锂和二氧化硅之间存在着高折射率差，具有特殊的光学效果。图1-3离子注入剥离法目前，已经报道了很多基于LNOI结构的各种高性能光子器件的研究，包括微环谐振器、波长转换器件、光耦合器和电光调制器等，它们大多数都是基于光波导结构制备的[24-28]。光波导结构是集成光学器件的基础，制备出高质量的光波导有助于后续各类光学器件的研究。制备光波导的常用方法有干法刻蚀、湿法刻蚀、
【参考文献】：
期刊论文
[1]集成光学国际研究进展[J]. 张彤,崔一平. 电子器件. 2004(01)
本文编号：3591061
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铌酸锂晶体结构
第一章绪论3insulator，LNOI）。它具有单晶性高、折射率对比差大等显著优点，被大量应用于多种光电器件的研究制备中。在本论文中，所使用的LNOI结构如图1-2所示，上层为约400nm厚的单晶LN薄膜，中间层为约2μm厚的SiO2隔离层，下层为约0.2mm厚的Si衬底。单晶LN薄膜的光折射率为2.2，SiO2隔离层的折射率为1.46，由于这两种材料之间存在着较大的折射率差，使得用该结构制备的光学器件具有较优异的限光能力，为进一步实现高集成度和小型化的集成光学器件奠定了基矗图1-2LNOI层结构示意图如图1-3所示，离子注入剥离法的一般流程为：首先，对铌酸锂晶片进行高能He+注入，在一定深度处产生损伤层。随后，在另一块Si晶圆表面利用PECVD（等离子体增强化学气相沉积法）沉积一层约2μm厚的SiO2薄膜作为键合层，再将键合层面和铌酸锂晶片的注入面通过外力粘接在一起。最后，对整体进行退火处理，在退火过程中，注入在铌酸锂体内的He+形成气泡，使铌酸锂晶片沿着损伤层劈裂开来，多余的铌酸锂将自动分离，最终使铌酸锂薄膜转移至Si衬底上。由离子注入剥离法形成的LN薄膜结构被称作LNOI结构，由于单晶铌酸锂和二氧化硅之间存在着高折射率差，具有特殊的光学效果。图1-3离子注入剥离法目前，已经报道了很多基于LNOI结构的各种高性能光子器件的研究，包括微环谐振器、波长转换器件、光耦合器和电光调制器等，它们大多数都是基于光波导结构制备的[24-28]。光波导结构是集成光学器件的基础，制备出高质量的光波导有助于后续各类光学器件的研究。制备光波导的常用方法有干法刻蚀、湿法刻蚀、
第一章绪论3insulator，LNOI）。它具有单晶性高、折射率对比差大等显著优点，被大量应用于多种光电器件的研究制备中。在本论文中，所使用的LNOI结构如图1-2所示，上层为约400nm厚的单晶LN薄膜，中间层为约2μm厚的SiO2隔离层，下层为约0.2mm厚的Si衬底。单晶LN薄膜的光折射率为2.2，SiO2隔离层的折射率为1.46，由于这两种材料之间存在着较大的折射率差，使得用该结构制备的光学器件具有较优异的限光能力，为进一步实现高集成度和小型化的集成光学器件奠定了基矗图1-2LNOI层结构示意图如图1-3所示，离子注入剥离法的一般流程为：首先，对铌酸锂晶片进行高能He+注入，在一定深度处产生损伤层。随后，在另一块Si晶圆表面利用PECVD（等离子体增强化学气相沉积法）沉积一层约2μm厚的SiO2薄膜作为键合层，再将键合层面和铌酸锂晶片的注入面通过外力粘接在一起。最后，对整体进行退火处理，在退火过程中，注入在铌酸锂体内的He+形成气泡，使铌酸锂晶片沿着损伤层劈裂开来，多余的铌酸锂将自动分离，最终使铌酸锂薄膜转移至Si衬底上。由离子注入剥离法形成的LN薄膜结构被称作LNOI结构，由于单晶铌酸锂和二氧化硅之间存在着高折射率差，具有特殊的光学效果。图1-3离子注入剥离法目前，已经报道了很多基于LNOI结构的各种高性能光子器件的研究，包括微环谐振器、波长转换器件、光耦合器和电光调制器等，它们大多数都是基于光波导结构制备的[24-28]。光波导结构是集成光学器件的基础，制备出高质量的光波导有助于后续各类光学器件的研究。制备光波导的常用方法有干法刻蚀、湿法刻蚀、
【参考文献】：
期刊论文
[1]集成光学国际研究进展[J]. 张彤,崔一平. 电子器件. 2004(01)
本文编号：3591061
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