硅基微納淺刻蝕光柵分束器的研究.pdf

1、光柵是一個歷久彌新的光學(xué)器件，隨著現(xiàn)代微納米加工生產(chǎn)技術(shù)和集成光路的發(fā)展，尤其是硅基光電子的發(fā)展，光柵也在不停的發(fā)展及完善中，與其他光電器件一樣，光柵在人類社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中做出了巨大的貢獻(xiàn)。就硅基集成光路來說，光柵能夠很好的實(shí)現(xiàn)耦合、相位匹配、光束整形、反射等功能，且具有結(jié)構(gòu)簡單、易于集成、制作工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，作為一個基礎(chǔ)性光學(xué)元器件以被廣泛的應(yīng)用于集成光路中。鑒于硅基微納光學(xué)器件是實(shí)現(xiàn)光路集成、片上光電轉(zhuǎn)換以及探測的重要基礎(chǔ)元件，論

2、文所有研究將聚焦于微納尺度范圍內(nèi)。
　　基于嚴(yán)格耦合波分析方法(rigorous coupled-wave analysis，RCWA)和時域有限差分方法(finite-different time-domain，F(xiàn)DTD)，借鑒在微電子加工工藝常用的硅材料系統(tǒng)，本文重點(diǎn)研究了兩種結(jié)構(gòu)簡單的硅基微納光柵分束器：
　?。?）利用非對稱光柵能靈活調(diào)控光柵區(qū)域各個頻譜分量的分布，阻止光柵中泄露模的快速衰減，從而實(shí)現(xiàn)寬帶、大角度、高

3、衍射效率等獨(dú)特性能，本文設(shè)計、優(yōu)化了一種雙功能的單層淺刻蝕非均勻光柵偏振分束器，在1550nm波段附近，當(dāng)TE偏振波垂直入射時，該器件反射率高達(dá)到97％以上；而當(dāng)TM偏振波垂直入射時，其能產(chǎn)生50:50反射和透射光。
　?。?）基于高折射率差絕緣體上硅（silicon-on-insulator，SOI）材料系統(tǒng)，本文還設(shè)計、優(yōu)化了一種高性能、偏振無關(guān)的1×3多層亞波長光柵結(jié)構(gòu)的功率分束器。在1550nm波段附近，當(dāng)入射光垂直照射時