激光直寫法制備SiO-,2--TiO-,2-條形光波導工藝與性能的研究.pdf

1、隨著集成光學和光通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展，有關(guān)光波導材料和制作工藝方面的研究就顯得尤為關(guān)鍵。激光直寫技術(shù)克服了以光刻技術(shù)為核心的波導傳統(tǒng)制作技術(shù)的種種弊端，顯示了自身強大的優(yōu)越性而成為光電子器件領(lǐng)域重要的制造技術(shù)。
　　 本課題采用溶膠-凝膠法制備了SiO2/TiO2復(fù)合薄膜，根據(jù)SiO2/TiO2溶膠-凝膠薄膜的特點，設(shè)計并制作了以SiO2/TiO2復(fù)合薄膜為芯層，SiO2為緩沖層的硅基平板光波導。以平板光波導為基礎(chǔ)，采用激光直寫技

2、術(shù)獲得了條形波導的濃縮固化圖形，并利用隨后的化學腐蝕工藝得到最終的條形光波導。同時，對條形光波導的表面粗糙度、表面形貌、結(jié)構(gòu)和通光性能進行分析測試。
　　 SiO2/TiO2芯層薄膜有很好的表面平整度和光學透明度。模擬計算表明SiO2/TiO2平板光波導的芯層在1550nm波長下的TE0模截止厚度為0.29μm，所需下包層厚度為6μm。平板光波導的傳輸損耗隨芯層薄膜厚度的增大而減小，實驗中獲得的平板波導的最小光傳輸損耗值為0.3

3、4 Db/cm。
　　 激光功率和光斑直徑是激光直寫最重要的工藝參數(shù)，激光直寫SiO2/TiO2波導芯層薄膜時存在著起始收縮閾值與燒蝕損傷閾值。提高薄膜的熱處理溫度可以升高兩閾值之差，從而有助于獲得外形輪廓優(yōu)良的窄線寬條形光波導。通過優(yōu)化直寫和化學腐蝕工藝參數(shù)，能得到了線度為15μm且成型良好的條形光波導，波導的橫截面輪廓接近于梯形。
　　 軟件模擬發(fā)現(xiàn)波導的模式數(shù)目隨其寬度的減小而顯著減少，對于寬度為30μm以內(nèi)的波導