微波光子移相器的理论设计及ICP制作工艺的研究

作     者：栾学硕 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈维友

授予年度：2009年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

主      题：微波光子移相器 矢量和技术 硅基光波导 多模干涉 ICP刻蚀 

摘      要：微波光子移相器(MWPPS:Microwave Photonic Phase Shifter)是光控相控阵系统中的关键器件,它控制着天线的扫描方向,基本满足了相控阵天线中移相器所应具有的各种要求。近几年来,它吸引了很多国家的科研工作者的目光,研究方向从最初的分立器件逐渐向集成化发展,正是基于这种趋势的考虑,本文采用SOI(Silicon-On-Insulator)材料作为制作集成器件的基体材料,对器件进行了详细的基础理论设计和工艺研究。 本文基于矢量和技术(Vector Sum Technology)首先对器件的总体结构进行了设计并对该结构的功能实现进行了充分理论论证。接下来通过数值分析和软件模拟对该集成器件的各部分进行了详细的理论设计:(1)对于波导延时线阵列、分路器、合路器,进行了简单的设计介绍,实现了延时线低弯曲损耗的单模传输、输入信号的低损耗传输、高均衡度功率分配;(2)对于衰减单元,提出了三种实现方式,对比后采用新颖的多模波导结构与热光效应相结合,理论上实现了低折射率变化下大范围的光振幅衰减。最后对器件的ICP刻蚀工艺进行了深入研究,得出了刻蚀设计中脊型波导结构所需的最佳工艺条件,对制作出的光波导进行了SEM表征和简单的光纤耦合实验,并对可变光延时线的移相情况进行了测试。 通过对以上各个功能模块的数值计算,仿真及实验,其结果达到了预期指标,简单的结构设计和合理的参数优化保证了器件能够最终实现。