氮化硅片上光栅耦合器的优化和实验

作     者：冉娜 陈昕阳 汪正坤 张洁 Ran Na;Chen Xinyang;Wang Zhengkun;Zhang Jie

作者机构：重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2023年第43卷第1期

页      面：150-157页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金(62175023,61875024) 重庆市杰出青年基金(cstc2019jcyjjqX0018) 

主　　题：集成光学 光栅耦合器 氮化硅波导 结构优化 耦合效率 

摘      要：在785 nm激励的拉曼片上传感器结构中,氮化硅片上光栅耦合器的性能直接关系到激励光的耦合效果。首先建立了光栅耦合器的二维、三维结构模型,采用时域有限差分(FDTD)仿真软件对光栅耦合器进行数值分析。以耦合效率为主要性能指标,分析了光源入射角度、光栅常数、光栅高度、填充因子和光栅刻蚀深度各参数的影响。采用电子束光刻法制备了光栅耦合器。最后,对三维全刻蚀聚焦波导光栅耦合器进行了测试。结果表明,二维波导光栅耦合器的性能最好,其耦合效率可达39.64%,三维全刻蚀聚焦波导光栅耦合器在实际测试中的耦合效率能达19.91%。光栅耦合器能有效将光耦合进波导中,在波导传感中具有潜在的应用。