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光通信中集成蚀刻衍射光栅波分复用器的研究

盛钟延  
【摘要】: 随着社会迈向信息时代,人们对信息的需求急剧增加,对通信容量提出越来越高的要求。密集波分复用是最经济有效地解决通讯网络容量问题的技术。实现波分复用的核心器件是波分复用器。蚀刻衍射光栅是采用平面波导技术制成的集成密集波分复用器件,它具有信道损耗低、串扰小、器件尺寸小、容易扩展信道、制作和封装工艺相对简单等优点。 本论文以用于光通信中的平面集成蚀刻衍射光栅为研究对象,具体的分析了的它的工作原理和设计思想,并给出了设计中的经验和方法。器件设计后需要进行性能计算和模拟以减小复杂的集成光器件制作试验,本论文描述了计算蚀刻衍射光栅比较准确的模拟方法,其结果能够很好的接近实际情况。基于这样的模拟计算方法,本论文提出了改进蚀刻衍射光栅设计的几种方法: 1.光栅的两点法设计。这个方法很好的减小了像差,提高了成像质量; 2.平场输出蚀刻衍射光栅的设计。这个设计可以省略输出波导,大大降低制造复杂度; 3.输出频谱的平坦化设计。设计改变了器件的输出频谱,很大的降低了对系统其它器件的要求。 4.低同损蚀刻衍射光栅的设计。设计最大程度的提高了器件的回损性能,适合更严格的要求。 对设计好的集成波导器件,本论文设计并试验了器件的制作的全部工艺,包括波导薄膜的沉积,掩模的设计制作,光刻,溅射金属薄膜,剥离法制作金属掩模,干法深刻蚀,硅片切割,端面磨抛,波导对准和性能测试。最后本文实现了器件样品的制作。 器件制作的工艺流程中本文重点研究了基于半导体技术的二氧化硅薄膜沉积技术。波导薄膜是器件的基础,其光学性能很大程度决定了器件性能。这里基于国产设备进行了大量的实验,得到了丰富的测试数据。对实验数据进行分析后总结了规律,得到了优化制作参数。


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