面向光集成的光波導(dǎo)材料制備與參數(shù)測(cè)量方法研究.pdf

1、集成光波導(dǎo)器件作為光通信中最重要的基礎(chǔ)性部件之一，隨著光通信技術(shù)的飛速發(fā)展，受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?，而集成光波?dǎo)材料是器件的基礎(chǔ)，其光學(xué)性能很大程度上決定了器件性能。新型電磁材料—負(fù)折射率介質(zhì)的出現(xiàn)又為集成光波導(dǎo)器件中的突破提供了重要的途徑。負(fù)折射率介質(zhì)是當(dāng)前光學(xué)與材料領(lǐng)域中熱門新型人工電磁介質(zhì)，雖然目前在可見光波段還沒有制作出來，但是由于其在光波段具有非常重要的潛在應(yīng)用價(jià)值，近年來引起了越來越多科研人員的興趣。 本論文以集成光

2、波導(dǎo)材料為研究對(duì)象，重點(diǎn)研究了集成光波導(dǎo)材料的參數(shù)測(cè)量方法及制備技術(shù)，主要作了如下工作： 1.棱鏡耦合法和泄漏波導(dǎo)法的理論基礎(chǔ)方面研究了倏逝波和光學(xué)隧道效應(yīng)，棱鏡耦合法和泄漏波導(dǎo)法的測(cè)量理論依據(jù)是平板波導(dǎo)模式理論，波導(dǎo)模式理論方面重點(diǎn)研究了含有正負(fù)折射率介質(zhì)多層平板波導(dǎo)中的轉(zhuǎn)移矩陣法，第一次推導(dǎo)出了適用于正負(fù)折射率介質(zhì)材料的轉(zhuǎn)移矩陣，以此分析了多層平板波導(dǎo)的模式色散特性；模擬理論方面重點(diǎn)研究了傳輸矩陣法，從嚴(yán)格電磁理論推導(dǎo)出同時(shí)

3、適用于正負(fù)折射率介質(zhì)材料的傳輸矩陣； 2.對(duì)于集成光波導(dǎo)材料參數(shù)測(cè)量方法，著重研究了棱鏡耦合法和泄漏波導(dǎo)法，給出了一般棱鏡耦合法和泄漏波導(dǎo)法的理論誤差分析，從測(cè)量理論上提出了改進(jìn)方法，首次建立了棱鏡耦合法和泄漏波導(dǎo)法的精確測(cè)量模型，用傳輸矩陣法從理論上進(jìn)行了模擬論證，進(jìn)而從實(shí)驗(yàn)上論證了改進(jìn)方法的精確性，并利用改進(jìn)的棱鏡耦合法和泄漏波導(dǎo)法分別對(duì)甩膠法和等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)制作的薄膜進(jìn)行了參數(shù)測(cè)量； 3.對(duì)

4、于假定在光頻波段制作出來的負(fù)折射率介質(zhì)材料，第一次從理論上研究了測(cè)量負(fù)折射率介質(zhì)材料參數(shù)的棱鏡耦合法，研究了測(cè)量原理，給出了測(cè)量裝置、測(cè)量模型和參數(shù)計(jì)算方法，并且用傳輸矩陣法從理論上進(jìn)行了模擬論證； 4.集成光波導(dǎo)材料制備方面重點(diǎn)研究了二氧化硅光波導(dǎo)的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝，以硅烷和氧化二氮作為反應(yīng)氣體，嘗試了在不使用GeH4的情況下，通過改變反應(yīng)過程中的各項(xiàng)工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化硅薄膜折射率的精確控制，在單