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红外与毫米波学报 2005年第3期24卷 182-184页

作者：李焱郭亨长安然亓凤杰杨宏蒋红兵龚旗煌北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室北京100871

利用近红外飞秒激光脉冲对玻璃和聚合物等透明凝聚态物质进行微纳制备.通过飞秒激光诱导的折射率变化在石英玻璃内部制备光栅等折射率型元器件;从后表面开始钻孔并引入蒸馏水,在钠钙玻璃中加工出纵横比很大的微细直孔;改变飞秒双光子聚... 详细信息

利用近红外飞秒激光脉冲对玻璃和聚合物等透明凝聚态物质进行微纳制备.通过飞秒激光诱导的折射率变化在石英玻璃内部制备光栅等折射率型元器件;从后表面开始钻孔并引入蒸馏水,在钠钙玻璃中加工出纵横比很大的微细直孔;改变飞秒双光子聚合中激光焦点在样品中的位置,聚合出直线型和波浪型等不同形状的线条.

关键词：微纳制备透明材料凝聚态物质红外飞秒激光

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硅基波导光栅耦合器件的研究

硅基波导光栅耦合器件的研究

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作者：周唯国防科学技术大学

学位级别：硕士

硅基波导光栅耦合器件在集成光学发展中扮演着重要角色,由于其具有多功能性、高效率、低功耗、工艺简单等优点而受到国内外研究人员的广泛关注。目前,对波导光栅耦合器件的理论分析、结构优化设计、制备方法、以及材料选择等方面还有大... 详细信息

硅基波导光栅耦合器件在集成光学发展中扮演着重要角色,由于其具有多功能性、高效率、低功耗、工艺简单等优点而受到国内外研究人员的广泛关注。目前,对波导光栅耦合器件的理论分析、结构优化设计、制备方法、以及材料选择等方面还有大量的研究工作要做。本文在“国家自然科学基金”和“国防科技大学校预研基金”的支持下,研究了硅基波导光栅耦合器件的基本原理,利用严格耦合波理论和FDTD数值模拟方法对器件结构进行设计,探讨了器件的制备工艺和过程,并利用电子束光刻和感应耦合等离子体刻蚀技术对器件进行了加工制作。本文通过对硅基波导光栅耦合器件理论和实验的研究,主要取得了一下创新性成果: (1)设计了一种应用于波导与波导之间耦合的微型多阶梯式光栅耦合器,这种耦合器以SOI材料结构为基础,并且具有超长带宽和极小的尺寸(光栅长度仅为3微米)。入射光源限定为TE偏振光且垂直入射。模拟结果表明这种耦合器具有160nm的3dB带宽(1390nm-1550nm),耦合器入射光源波长为1550nm附近时耦合效率50%左右。同时在入射波长为1460nm时耦合器的耦合效率能达到67.5%。 (2)提出了一种采用全刻蚀结构的高效率近垂直耦合的二元光栅耦合器,该种耦合器的制备与CMOS工艺兼容,可以利用一步套刻制作而成,并可与其他SOI器件集成。当入射波波长分别为1550nm和1563nm时,由光纤经过该耦合器耦合进入波导的耦合效率分别为59.2%和76.9%,并且还具33nm的3dB带宽。同时模拟结果也表明该结构具有19nm的刻蚀深度容差和6.5°的入射角度容差。 (3)以全刻蚀二元闪耀光栅耦合器为基础,设计了一种对称式全刻蚀啁啾型亚波长二元闪耀光栅分束器,该分束器可以对TE模入射光实现均匀分束,当波长为1580nm的TE模光源垂直入射时,分束器水平两端的耦合效率能够分别达到43.627%和43.753%。并且该结构具有20nm的刻蚀高度容差和3°的入射角度容差,便于加工和集成。 (4)搭建了耦合器件的测试平台。利用电子束光刻和感应耦合等离子体刻蚀技术制备了全刻蚀二元闪耀光栅耦合器和普通光栅耦合器,并对其进行了器件性能的测试,获得了一些初步的实验结果。

关键词：波导光栅耦合器严格耦合波理论 FDTD 二元闪耀光栅阶梯光栅微纳制备

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硅基微纳光栅波导耦合器件的研究

硅基微纳光栅波导耦合器件的研究

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作者：王清国防科学技术大学

学位级别：硕士

如何实现光在硅基光波导和光纤中的高效耦合是集成光学发展中的一个重要课题。目前广泛应用的一种方法是在硅波导表面刻蚀光栅,从而对波导的折射率引入一个周期性扰动以实现光在波导和光纤之间的耦合。这种光栅波导耦合器效率高、功耗... 详细信息

如何实现光在硅基光波导和光纤中的高效耦合是集成光学发展中的一个重要课题。目前广泛应用的一种方法是在硅波导表面刻蚀光栅,从而对波导的折射率引入一个周期性扰动以实现光在波导和光纤之间的耦合。这种光栅波导耦合器效率高、功耗低、工艺简单,因此得到了较为广泛的应用。本文研究了硅基波导光栅耦合器件的基本原理,提出了一种亚波长金属光栅耦合器件,利用Comsol模拟的方法对器件结构进行了设计,并探讨了该器件对入射光波长和入射角度的响应。本论文主要对硅基波导光栅耦合器件的相关理论和制备方法进行了研究,并取得了以下创新性成果:(1).搭建了耦合测定平台,通过电子束光刻和反应离子刻蚀技术设计并制备了一种全刻蚀光栅波导耦合器件,对其耦合效果进行了测试,并计算了波导传输过程中单位长度的损耗,获得了一些初步的实验结果。(2).通过Comsol模拟并设计了一种应用于光纤和波导之间耦合的亚波长金属光栅耦合器,这种耦合器以SOI材料结构为基础,结构比较简单,具有一般硅介质光栅耦合器2倍的超长带宽和极小的尺寸(光栅长度仅6微米)。在入射光源为TM偏振光,入射角设定为10°,入射光波长为1550nm时模拟结果表明这种耦合器耦合效率在60%左右。同时这个耦合器具有良好的带入射角度容差,入射角在5°-17°范围内其耦合效率均能保持在50%以上。

关键词：波导光栅耦合器 Comsol 电子束刻蚀微纳制备

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