一、SIMOX大截面单模脊型光波导的研制（论文文献综述）
王瞧[1]（2018）在《对硫化氢敏感的PEI/PMMA共混有机聚合物脊形波导研究》文中提出硫化氢气体的泄露极容易对人员和环境等造成极其严重的恶劣后果,因此,研发响应速度快,灵敏度高和可靠稳定的硫化氢气体传感器用于监测特殊环境下的硫化氢气体浓度就显得至关重要。用消逝波检测气体是一种典型的光学检测技术,这种技术的传感器敏感元件与光输入输出波导部分是分开的,有测试信号不受输入和输出光波导耦合干扰的特点,同时也具有其他传统方法无法比拟的灵敏度高、抗电磁干扰、可传输信号的频带宽、可实现点位式或分布式测量、信号可以长距离传输等优点。研究提出了一种对硫化氢气体敏感的有机聚合物脊形光波导结构,聚合物是聚乙烯亚胺（PEI）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）按一定比例共混而成,其中PEI含有大量的可与硫化氢气体反应的氨基基团,对硫化氢有强烈的吸附作用,改善了传感器敏感元件芯层涂覆硫化氢敏感物质不均匀问题。脊形波导结构可以使传感器件体积更小,便于系统集成,还可以增大波导截面,减少与光纤或其他器件的耦合损耗。通过合理设计脊形波导尺寸可以控制导波光场的分布,增加消逝场与硫化氢气体的接触,加上PEI对硫化氢有强烈的吸附作用,有望提高消逝场传感的硫化氢气体浓度信号,详细内容如下:分析了利用光波导消逝场检测硫化氢气体浓度的原理,作为消逝场传感器的敏感元件,光波导对传感器的性能有极大的影响,所以分析了用来制作波导的材料以及材料对硫化氢气体的响应和吸附原理。从光的电磁理论出发,用波动光学理论分析了三层平板波导的模式特性,并用有效折射率法,基于三层平板波导导模理论分析了脊形波导导模的传播模式特性,为以后的有机聚合物脊形波导的设计提供理论基础。分析了脊形波导的单模判据,得出脊形波导结构参数之间的关系,具体到研究用的PEI/PMMA共混有机聚合物,设计的有机聚合物脊形波导合理的结构尺寸为内脊高H=4.5μm、外脊高h=2.5μm、脊宽W=4.2μm。最后模拟仿真了有机聚合物脊形波导的模式和场分布,得到用于检测硫化氢的有机聚合物脊形波导最佳结构参数。研究了共混有机聚合物的配制方法,找到溶解PMMA和PEI的合适的溶剂为冰乙酸,PMMA和PEI合适的配比为10g20%PMMA的冰乙酸溶液+0.04g PEI;用紫外吸收光谱研究温度对薄膜响应的影响;探究了共混有机聚合物的成膜特性和有机聚合物脊形波导制作工艺,研制出符合设计尺寸的脊形波导;搭建光学系统,测试了脊形波导的传输模式。
刘畅[2]（2013）在《集成光波导的设计与分析》文中研究指明在传统的电互连中，电子是传递能量的载体，因而电互连遭遇着寄生参数以及电磁干扰的困扰。随着对超高速电路系统的应用和大数据量传输的需求的增加，电互连已然成为影响系统带宽、数据误码率等系统性能的重要因素。而光互连以光为传输载体，具有超高速以及抗电磁干扰等优良特性，成为在高性能要求领域代替电互连、完成高效率信息传输的良好选择。光电集成将光互连系统与电路系统进行集成，一方面使得光学系统的体积减小、稳定性及效率得到提高、功耗降低，另一方面极大地改善了电路系统的互连效率，成为信息技术发展的一个重要方向。光波导是光电集成中光互连的实现方式，另外为了利用成熟的微电子工艺平台，与微电子标准工艺兼容是光电集成需要考虑的重要问题，因此硅基光波导的性能好坏及实现方式是实现光电集成的关键。本文用导波光学理论对光波导进行了分析，鉴于严格求解波动方程的复杂性，因而探讨了使用数值计算方法有限差分传输光束法对光波导进行计算的原理与方式。然后分析比较了光波导的常用材料及结构，并对基本的硅基光波导进行研究。具体考查SOI和SiO2两种材料，使用脊型和矩形端面的光波导。通过近似解法等效折射率法和马卡梯里近似法对脊型和矩形端面光波导进行理论分析，然后依据单模条件仿真迭代设计出支持单模传输的光波导，使用bend-simulated方法仿真弯曲波导，分析波导的弯曲损耗特性、相互间的耦合干扰以及分叉角度和分叉区形状对Y分支功分器辐射损耗的影响。设计出相应的Y分支和1×4功分器对所研究波导的整体性能进行验证。对所设计的SOI脊型、SOI矩形、SiO2脊型、SiO2矩形光波导各项性能做了对比与讨论，说明使用SiO2矩形光波导进行光电集成最为适宜，并且在对性能要求不高的场合，使用SOI脊型光波导代替SiO2矩形光波导可以获得对工艺精度较小的依赖性。另外，使用S型分支臂来实现Y分支功分器可以在保证性能的条件下得到高的集成度。
李岩[3]（2010）在《亚微米硅基光波导的设计与模式特性研究》文中指出光通信、光计算和光学生物传感技术的发展促进了对光学芯片技术的需求,也使硅基光子学是当今世界上一个热门的前沿学科,依靠硅光子学的技术支持,光子器件与电子器件可集成到同一硅片上,从而具有异乎寻常的信息收发和处理能力。硅在绝缘体上（Silicon-on-Insulator:SOI）是近年来普遍接受且标准化的集成光波导技术平台,是未来硅基光子学器件发展方向。通过进一步的优化设计、改善工艺、减小波导尺寸,基于SOI的光波导器件和集成模块在光通信、光传感和光信息处理中正在发挥着主导性的作用,将会成为在全光网和光计算机中的核心器件和部件。光波导的小型化研究对于减小光波导分立器件的体积和提高其集成度至关重要,纳米级波导的光传输特性对其横截面的几何尺寸非常敏感。本论文首先讨论和分析了高、宽都小于500nm的SOI脊形光波导的单模条件、偏振无关条件,然后研究并模拟了注入载流子对硅波导中的光学折射率和光学吸收系数的影响及外界电场对波导内载流子分布的影响,进而根据分析与模拟结果优化设计了SOI光波导结构,最后根据优化结果加工了实验样品并获得了与理论预言相一致的实验结果。我们的研究表明,硅在绝缘体上（SOI）亚微米脊形波导的模式特性与脊形微米级光波导是十分不同的。传统的有效折射率法等数值计算方法有其局限性,这里我们采用了快速准确的三维束传播（beam propagation method, BPM）算法,得到亚微米脊形光波导满足单模和偏振无关条件的重叠截面尺寸参数。尤其我们发现,当波导高度为300nm,单模条件与400nm高度的波导开始有显着不同。因此,以上这些研究结论为构筑基于亚微米尺寸波导的光电子器件结构设计提供一定理论支持。
殷源[4]（2010）在《干涉型集成光波导器件设计与实验研究》文中进行了进一步梳理迅速发展的光通信技术,对高性能低成本的光器件有着大量而迫切的需求,基于平面光波回路（PLC）的集成型光器件由于具有突出的性能成为了最有吸引力的选择之一。为了将来实现具有柔性和可重构的光网络,必需发展更多具有成本效益的光器件,本文从这个宗旨出发,主要就干涉型集成光波导器件,从结构优化设计和工艺制造两个方面进行了研究。相对于带有近似处理的解析解,数值模拟计算在光波导器件的优化设计中通常有着更好的评测效果。本文主要应用了两个数值模拟方法,一个是具有完美匹配层边界处理的有限差分方法（FDM）,另一个是模拟光在平面光波回路中传播的束传播方法（BPM）。通过应用FDM方法对SOI （silicon on insulator）脊型波导单模条件的模拟计算,更为准确地确定了SOI脊型波导单模条件中各关键参数c的取值和设计选取原则,为这种类型的波导优化设计提供了重要理论依据。另一方面,利用直角坐标和极坐标下的束传播方法,对多模干涉耦合器这一多用途的器件进行了分析设计研究,采用参数扫描法和遗传算法对1×N的多模干涉耦合器进行了优化设计,从而提高和改善了器件输出的均匀性,降低了器件的附加损耗。半导体微细加工技术及工艺是集成平面光波导的器件发展的关键。本文对此用二氧化硅（S i02）和SU8两种典型的光波导材料进行了一系列的研究。首先针对常用的二氧化硅材料,讨论了PECVD的二氧化硅薄膜制备方法、正负光刻胶的紫外光刻方法、Lift-Off金属掩膜制作方法以及ICP光波导刻蚀等关键技术。其次,对于近来得到广泛应用的聚合物材料SU8,也做了相关的光波导实验制作研究。给出了基于两种材料光波导制作的工艺流程,并对实验中的一些工艺优化参数和实验现象作了讨论,获得了大量的实际工艺资料,为今后的进一步研究制造高性能的器件打下了坚实的基础。
朱峰[5]（2008）在《基于SOI的光子射频移相器的研究》文中进行了进一步梳理本论文主要讨论应用ICP刻蚀方法制作SOI光子射频移相器,在对器件参数及损耗的模拟与计算后,确定了相关的器件参数,然后应用Si刻蚀方法进行器件的制作。本论文研究的是利用延时线理论制作的移相器,通过对比选择SOI为器件基片,利用体硅工艺进行加工,还进行了减少器件损耗的分析,经研究发现,SOI基的光子射频移相器作为光集成器件有着性能方面的优势,制作工艺简单,易于IC集成。但是这种器件的制作又存在着一些缺陷,因为要保证固定的延时,就要保证四条延时线有足够的差值,所以器件的面积很难缩小,增加成本的同时又与电子元件的小型化发展方向相背离。本论文在尝试着对器件设计、损耗减少、实验方法的改进同时,摸索出一条切实可行的制作路线,并且相信随着电子技术的发展,器件的应用前景会更好。
张宇[6]（2007）在《光波导GeSi光电探测器的研究》文中研究表明Si基光电子集成采用成熟价廉的微电子加工工艺，将光学器件与多种功能的微电子电路集成，是实现光通信普及发展的有效途径。Si基OEIC（Optoelectronic Integrated Circuit）光接收机是Si基光通信研究的重要内容。针对光接收机中的光电转换器件—光电探测器，本论文主要做了以下工作：1)对光纤通信系统和光互连的问题做了简要的介绍，简单介绍了光电探测器的主要进展2)主要分析GeSi材料的晶格结构、能带结构，通过对应变层中应力的分析，讨论了折射率、吸收系数、生长GeSi／Si的临界厚度，并在此基础上，对GeySil-y/GexSil-x的临界厚度进行了分析，发现和传统的GexSil-x/Si相比，临界厚度有所提高3)简单阐述了光波导的理论知识，重点介绍了大截面脊形光波导的分析、设计方法—有效折射率法，设计了SiO2／Si／SiO2脊形光波导（2000um）—单模光功率比为0.51；SiO2／GeSi／Si脊形光波导（2000am）—单模光功率比为0.63，并创新地使用GeSi单晶作为衬底，制作了SiO2／GeySil-y／GexSil-x脊形光波导（2000um）—单模光功率比为0.63，并对其进行了模拟，为第四章波导型探测器的制作奠定了基础4)使用中科院半导体所2um工艺线，分别在Si衬底和GeSi衬底上制作了不同尺寸的PIN、MSM光电探测器；使用Chartered公司0.35umCMOS工艺制作了PIN、SML光电探测器；并使用Silvaco软件中的器件模拟器Atlas对PIN探测器的各种性能参数进行了模拟—光功率为25W／cm2光照时，暗电流为2e-12A，击穿电压大于50V，响应时间为5e-8s；响应的峰值波长为620nm，对应的峰值电流为5.2e-6A；最后结合第三章设计的SiO2／GeySil-v／GexSil-x脊形光波导，对波导探测器的量子阱结构进行了改进5)对测试方法进行了介绍
李广波[7]（2006）在《玻璃基硅光波导及纳米波导研究》文中研究表明光通信的迅猛发展对集成光学提出了越来越高的要求,光电子的集成可以大大降低成本,提高器件性能和实现复杂的功能。但是目前各种光波导分立器件都因为体积太大而不利于集成,作为光波导器件的基体,光波导的小型化研究对于集成的重要性显得尤为突出。高折射率差,纳米尺寸波导已经成为当前平面光波导器件研究的一个热点,它是实现光子集成必不可少的第一步。我们采用硅-玻璃键合和选择性腐蚀技术研制出了一种具有良好光学性能的光波导材料:玻璃体上硅材料,并在这种材料上制作了脊型波导和平板、矩形光波导,其中后两种波导尺寸达到了纳米量级。 本文首先结合波导的材料和结构介绍了纳米波导及器件研究进展情况;接着从单模、损耗、耦合等方面对波导结构进行了设计;然后对关键技术进行了分析与讨论,包括键合质量的提高、自停止腐蚀的实现;在实验制作和测试部分,对各主要工艺进行了说明,并从粗糙度、厚度均匀性、损耗等方面对测试结果展开了细致的讨论。 从测量结果看,制得的玻璃体上硅波导材料能够保持较好的表层硅质量。当所用绝缘体上硅（Silicon-On-Insulator,SOI）材料为基于注氧隔离技术的材料时,其表面均方根粗糙度为3nm左右,硅层厚度均匀性在5%以内,而且硅膜厚度可以从几十纳米到几微米。同时它还具有以下优点:光波导的下限制层比SOI材料的厚,在纳米波导中能更好地实现对芯区光的限制;具有高的折射率差,适合制作纳米光波导。 在硅层厚5微米的玻璃体上硅材料上制作的脊型光波导的最小损耗值为1.06dB/cm,而在相同的工艺条件下制作的SOI上脊型光波导的最小损耗值为1.28dB/cm,两者在同样数量级,初步证实了这种制备玻璃基光波导材料的可行性。而在硅层厚500nm的玻璃体上硅材料上制作的条波导的损耗值,约为1.2dB/mm。 这种制备工艺过程的另一个优点是在玻璃与SOI片键合前,可以在玻璃或SOI上溅射金属电极,键合后再在顶层硅上制作上电极,从而实现硅光波导的上
曹共柏[8]（2006）在《SOI基光波导器件的模拟与实现》文中进行了进一步梳理光纤通信的基础是光电子技术，其大量的光-电-光转换在一方面利用了成熟而廉价的集成电路技术，另一方面却也受到电子瓶颈的影响而限制了其通信容量的最大化。与微电子技术的发展一样，光电子技术或光子技术的发展目标仍然是集成，这类集成现在一般通称为光集成。光集成有两个方向，功能集成和个数集成，集成方式有光光集成和光电集成，而集成方法有单片集成和混合集成。硅材料无疑在集成光学里扮演了一个重要的角色，首先它的透明窗口恰好就在光通信频段；其次，其强大、廉价而成熟的微细加工工艺是光集成必不可少的；第三，硅的等离子体色散效应使其具有了实现调制器、光开关的可能性；第四，绝缘体上的硅（SOI）材料制备技术的成熟拓宽了硅材料在集成光学中的应用范围，使光子器件集成、光子晶体器件集成成为可能。 本论文工作主要集中在SOI基光器件和光电器件的设计和工艺方面。有限元方法是波导光学模式求解的重要方法之一，罚项方法能消除传统全矢量节点有限元解中始终存在的伪模，作者在该方法基础之上，对罚因子进行了改进，提出了新的罚项，并对该方法的理论背景进行了阐述。采用该方法提高了模式的求解效率，得到了更好的本征模场和本征值，但是伪模仍然存在。棱边有限元方法是目前解决伪模问题的最好方法，由于SOI波导很高的折射率差，必须采用全矢量方法才能准确的设计单模波导。本文在Matlab上实现了全矢量棱边有限元方法，边界层用完全匹配层做为吸收层，对SOI脊形波导的模式进行求解，并与有效折射率方法所得的结果进行了比较分析。同时采用该方法计算了SOI基硅线的模式特征与氧化物埋层厚度的关系，得到了低泄漏损耗必需的氧化物埋层厚度为1μm的结论。 采用标量节点有限元方法分析了平面TE模和TM模下的SOI光子晶体Y分支和三分支结构，计算了光在其中的传播模式，并获得了其在100 THz—300THz范围内的透射功率谱；计算了SOI微环谐振腔结构的响应谱，以及反射辅助型的微环谐振腔的响应函数，采用符号计算工具分析了其各端口的最优响应条件。 设计并实现了SOI基可调光衰减器。应用棱边元方法设计了其脊形波导的导波结构，电极特性的设计分别采用了载流子运动的扩散模型和漂移-扩散模型。并用有限元方法实现了这两种模型的数值求解，优化并获得了载流子在波导截面的分布。通过数值模拟优化电极距离、掺杂浓度等参数，设计并流片实现了衰减器芯片。用Protel设计了镍金材质的PCB测试板，并完成了经过CMP抛光后的衰减器芯片与PCB板的搭线封装。完成了VOA中p-i-n结的I—V特性测试，以及VOA的电流—衰减特性和功率—衰减特性测试。VOA的衰减特性比较明显，首次流片和无冷却的情况下，动态衰减范围达到了14dB。将p-i-n结的I—V特
高凡[9]（2005）在《SOI基集成光波导器件及表面粗糙度改善的研究》文中研究表明与传统材料不同,SOI特有的结构特点所带来的优势使其同时具有优异的光学性能和电学性能,且其工艺与CMOS工艺完全兼容,可以实现低成本SOI基集成光电子回路。不仅无源和有源光电子器件可以在SOI材料上制备,MEMS器件也可以做在SOI衬底上。SOI技术代表了微电子和光电子领域的的发展方向。本论文对SOI大截面脊形波导器件及其脊形波导侧壁表面粗糙度的改善进行了研究。 SOI光波导采用脊形波导结构可以实现大截面尺寸波导的单模传输。采用有效折射率方法（EIM）使三维脊形波导等效成二维平板波导,利用有限差分光束传输法（FD-BPM）获得SOI脊形光波导和标准单模光纤之间的模场失配损耗,优化结构参数,为最大限度降低耦合损耗提供依据。采用电感耦合反应离子刻蚀制备SOI脊形光波导器件,并给出了工艺流程。为减少SOI波导端面菲涅耳反射损耗,采用离子束增强沉积方法在波导端面制备了氮氧化物增透膜,大大降低了菲涅耳反射损耗。 本文介绍了矩形多模干涉耦合器的基本原理,以1×3干涉型SOI多模干涉耦合器为例,采用有效折射率方法和光束传播法（BPM）模拟了多模波导中的光场分布,分析了多模干涉耦合器的多模波导宽度及刻蚀深度的制作容差性。利用EIM方法和BPM方法模拟了两种新型结构的1×3SOI均衡光功率分配器的光场传输特性。 采用Payne和Lacey的理论公式计算和分析了SOI脊形波导侧壁表面造成的散射损耗。采用原子力显微镜直接测试了SOI脊形波导端面和侧壁的表面形貌,通过获得的表面均方根粗糙度估计了相应的散射损耗,并比较了两种不同刻蚀工艺对侧壁表面粗糙度的影响。通过氢退火、热氧化处理工艺研究了降低侧壁表面粗糙度的方法。氢退火、热氧化处理均能大幅度降低侧壁表面粗糙度。
殷源,戴道锌,时尧成,何赛灵[10]（2005）在《大截面SOI脊型波导单模条件的研究》文中进行了进一步梳理利用有限差分方法（FDM）对大横截面SOI（Silicon on insulator）脊型光波导的本征模进行了计算分析,从而确定了SOI脊型波导的单模条件,即归一化外脊高和归一化脊宽的关系 通过比较,进一步明确了归一化外脊高大于0. 5时现有的单模条件解析公式中常数项的取值为0. 3 同时,还对归一化外脊高小于0. 5时的单模条件也做了计算和讨论。
二、SIMOX大截面单模脊型光波导的研制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、SIMOX大截面单模脊型光波导的研制（论文提纲范文）
（1）对硫化氢敏感的PEI/PMMA共混有机聚合物脊形波导研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的目的与意义 |
| 1.2 消逝波检测气体技术国内外研究现状 |
| 1.3 有机聚合物光波导材料 |
| 1.4 课题来源及本文主要内容 |
| 第二章 有机聚合物波导硫化氢气体浓度检测理论 |
| 2.1 检测原理 |
| 2.1.1 消逝场检测硫化氢气体原理 |
| 2.1.2 传感器敏感元件吸附硫化氢气体原理 |
| 2.2 脊波导理论 |
| 2.2.1 三层平板波导模场理论分析 |
| 2.2.2 脊形波导 |
| 2.2.3 光波导消逝场理论 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 有机聚合物脊形光波导的设计 |
| 3.1 脊形波导的尺寸设计 |
| 3.1.1 脊形波导的单模判据 |
| 3.1.2 单模脊形波导的结构设计 |
| 3.2 单模脊形波导的模场仿真 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 共混有机聚合物脊形光波导的研制 |
| 4.1 PEI/PMMA共混聚合物 |
| 4.1.1 PEI/PMMA共混有机聚合物溶液的配制 |
| 4.1.2 共混聚合物薄膜与H2S气体的反应实验 |
| 4.1.3 温度对薄膜响应的影响 |
| 4.2 共混有机聚合物脊形光波导的制作工艺 |
| 4.2.1 清洗衬底 |
| 4.2.2 旋涂芯层 |
| 4.2.3 光刻 |
| 4.2.4 显影 |
| 4.2.5 刻蚀 |
| 4.3 有机聚合物脊形波导的模场测试 |
| 4.4 波导的插入损耗 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况 |
（2）集成光波导的设计与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光互连与光电集成 |
| 1.2 国内外的研究现状 |
| 1.3 本文的主要内容 |
| 第二章 集成光波导理论 |
| 2.1 线光学理论 |
| 2.2 电磁场理论 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 光束传输方法 |
| 3.1 电磁场基本方程 |
| 3.1.1 麦克斯韦方程组 |
| 3.1.2 二维光波导的TE模方程 |
| 3.1.3 二维光波导的TM模方程 |
| 3.1.4 矢量和半矢量波动方程 |
| 3.2 三维FDBPM的基本原理 |
| 3.2.1 三维标量FDBPM的基本格式 |
| 3.2.2 三维半矢量FDBPM的基本格式 |
| 3.2.3 三维矢量FDBPM的基本格式 |
| 3.3 光波导仿真软件介绍 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光波导材料与结构和光波导耦合器 |
| 4.1 典型光波导材料与结构 |
| 4.1.1 硅绝缘体材料及波导 |
| 4.1.2 SiO_2材料及波导 |
| 4.1.3 Ⅲ-Ⅴ族半导体材料及波导 |
| 4.1.4 铌酸锂(LiNbO_3)材料及波导 |
| 4.1.5 聚合物材料及波导 |
| 4.1.6 新型纳米光波导 |
| 4.1.7 光波导材料及结构小结 |
| 4.2 光波导耦合器 |
| 4.2.1 光耦合器概述及分类 |
| 4.2.2 光耦合器的一般技术参数 |
| 4.2.3 Y分支概述 |
| 4.2.4 MMI耦合器 |
| 4.2.5 定向耦合器 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 脊型Y分支光波导的设计与仿真 |
| 5.1 脊型光波导的理论分析 |
| 5.2 SOI脊型光波导的设计 |
| 5.2.1 脊型光波导结构设计 |
| 5.2.2 弯曲损耗 |
| 5.2.3 构建S-bend |
| 5.2.4 Y分支 |
| 5.2.5 直臂型Y分支 |
| 5.2.6 1×4 对称功率分配器 |
| 5.3 SiO_2脊型光波导的设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 矩形Y分支光波导的设计与仿真 |
| 6.1 矩形光波导的理论分析 |
| 6.1.1 马卡梯里近似法 |
| 6.1.2 等效折射率法 |
| 6.2 SOI矩形光波导的设计 |
| 6.3 SiO_2矩形光波导的设计 |
| 6.4 所设计光波导的比较 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（3）亚微米硅基光波导的设计与模式特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与目的 |
| 1.2 国内外研究现状、发展趋势 |
| 1.2.1 国内外研究现状 |
| 1.2.2 发展趋势 |
| 1.3 硅基光子器件的调制原理与方法 |
| 1.4 本论文主要工作 |
| 第二章 SOI光波导的模式特性分析 |
| 2.1 SOI光波导 |
| 2.2 SOI光波导的数值分析方法 |
| 2.2.1 有效折射率法 |
| 2.2.2 束传播法 |
| 2.3 SOI亚微米脊形光波导模式特性研究 |
| 2.3.1 大尺寸脊型光波导的单模条件和偏振无关条件 |
| 2.3.2 纳米线光波导的单模特性 |
| 2.3.3 纳米线光波导的偏振无关条件 |
| 第三章 SOI光波导调制机理 |
| 3.1 等离子色散效应 |
| 3.2 光波导调制结构的电学模拟 |
| 3.2.1 电学模拟软件ATLAS简介 |
| 3.2.2 调制区PIN注入结构对光波导电学性能的影响 |
| 3.2.3 电极距离对光波导电学性能的影响 |
| 3.2.4 电压对光波导电学性能的影响 |
| 第四章 器件的加工与性能测试 |
| 4.1 光波导的损耗研究 |
| 4.1.1 波导的传输损耗 |
| 4.1.2 波导的弯曲损耗 |
| 4.1.3 波导与光纤的耦合 |
| 4.2 器件制作的工艺流程 |
| 4.3 工艺介绍 |
| 4.3.1 ICP刻蚀 |
| 4.3.2 减薄片子 |
| 4.4 测试系统及测试过程 |
| 4.4.1 测试系统及关键技术 |
| 4.4.2 传输损耗测试方法 |
| 4.4.3 直波导插损测试 |
| 4.4.4 弯曲波导损耗测试 |
| 第五章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（4）干涉型集成光波导器件设计与实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 研究背景和状况 |
| 1.3 论文各部分的主要内容 |
| 2 光波导基本理论及数值模拟方法 |
| 2.1 介质光波导类型 |
| 2.2 射线法对介质光波导模式的分析 |
| 2.3 电磁理论对光波导模式的分析 |
| 2.4 光场传输的数值模拟方法——BPM |
| 2.4.1 普通BPM |
| 2.4.2 极坐标下近轴BPM |
| 2.5 本章小结 |
| 3 光波导间倏逝波耦合研究 |
| 3.1 耦合模理论 |
| 3.2 倏逝波耦合的数值模拟 |
| 3.2.1 直波导的耦合情况分析 |
| 3.2.2 弯曲波导的耦合情况分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 SOI脊型光波导特性研究 |
| 4.1 SOI脊型光波导介绍 |
| 4.2 SOI脊型光波导的单模条件研究 |
| 4.2.1 对现有的单模条件回顾 |
| 4.2.2 用FDM方法研究计算单模条件 |
| 4.3 我们的计算结果和讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 多模干涉耦合器的优化设计 |
| 5.1 MMI耦合器的基本原理 |
| 5.2 自成像理论的近似误差分析和参数扫描法的优化设计 |
| 5.3 基因算法GA的基本原理 |
| 5.4 基因算法在MMI优化设计中的应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 集成平面光波导器件的制作工艺研究 |
| 6.1 概述 |
| 6.2. 基于二氧化硅材料的掩埋型波导的制作 |
| 6.2.1. 膜层的生长 |
| 6.2.2. 波导图形的成型 |
| 6.2.3. 波导图形的形成 |
| 6.2.4. 芯层的刻蚀后处理及包层的生长 |
| 6.2.5. 掩埋型二氧化硅波导制作结果 |
| 6.3 Polymer聚合物光波导的实验制作 |
| 6.3.1. 基于传统SiO2波导制作工艺制作聚合物光波导 |
| 6.3.2. 基于SU-8材料的聚合物光波导的制作 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 博士在读期间发表的论文 |
（5）基于SOI的光子射频移相器的研究（论文提纲范文）
| 内容提要 |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 SOI技术的发展概况 |
| §1.2 SOI材料的制备方法 |
| §1.2.1 注氧隔离技术(SIMOX) |
| §1.2.2 ITOX—提高SIMOX材料质量的新工艺 |
| §1.2.3 Smart—cut技术 |
| §1.2.4 等离子体浸没式注入技术 |
| §1.3 SOI光波导器件 |
| §1.4 光子射频移相器的应用及进展 |
| 参考文献 |
| 第二章 SOI集成光波导耦合器 |
| §2.1 硅集成光学技术 |
| §2.1.1 硅材料的性质 |
| §2.1.2.基于SOI材料的硅集成光学技术 |
| §2.1.3 基于SOI材料实现射频移相器的技术选择 |
| §2.2 SOI光波导的数值模拟 |
| §2.2.1 时域有限差分方法(FDTD) |
| §2.2.2 二维BPM方法 |
| §2.3 SOI光波导的设计 |
| §2.4 SOI弯曲波导的研究 |
| §2.5 SOI集成光波导耦合器的设计 |
| §2.5.1 SOI集成光波导耦合器简介 |
| §2.5.2 "Y"分支SOI波导耦合器的设计 |
| §2.5.3 SOI光波导损耗分析与改进 |
| §2.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 SOI光子射频移相器延时线的研究 |
| §3.1 SOI波导延时线版图的设计 |
| §3.2 SOI波导延时线版图的改进 |
| §3.3 SOI光波导关键工艺-光刻 |
| §3.5 Si的刻蚀技术 |
| §3.5.1 湿法刻蚀技术 |
| §3.5.2 硅的ICP干法刻蚀 |
| §3.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 结论 |
| 摘要 |
| Abstract |
（6）光波导GeSi光电探测器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤通信系统 |
| 1.2 光互连问题 |
| 1.3 Si基OEIC光接收机芯片的研究现状 |
| 1.3.1 Si双极工艺OEIC光接收机 |
| 1.3.2 Si MOS工艺OEIC光接收机 |
| 1.3.3 SOI工艺OEIC光接收机 |
| 1.3.4 SiGe/Si OEIC光接收机 |
| 第二章 GeSi材料的性质 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 GeSi合金的晶格结构 |
| 2.3 GeSi合金的能带结构 |
| 2.4 GeSi合金应变层中的应力 |
| 2.5 Ge_xSi_(1-x)/Si异质材料的共度生长临界厚度 |
| 2.6 GeSi材料的折射率 |
| 2.7 GeSi材料的吸收系数α |
| x)'>2.8 Ge_ySi_(1-y)/Ge_xSi_(1-x)异质材料的共度生长临界厚度(y>x) |
| 第三章 光波导的设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论知识 |
| 3.2.1 平板波导 |
| 3.2.1.1 线光学分析 |
| 3.2.1.2 电磁场分析 |
| 3.2.2 脊形光波导 |
| 3.3 SOI光波导的设计和模拟 |
| 3.3.1 SOI平板光波导的设计 |
| 3.3.2 SOI脊形光波导的设计 |
| 3.4 GeSi/Si光波导的设计 |
| 3.4.1 GeSi/Si平板波导的设计 |
| 3.4.2 SiO2/GeSi/Si脊形波导的设计 |
| 3.5 SiO2/GevSi1-y/GexSi1-x光波导的设计 |
| 3.5.1 SiO2/GeySi1-y/GexSi1-x平板光波导 |
| 3.5.2 SiO2/GeySi1-y/GexSi1-x脊形光波导 |
| 第四章 光电探测器的研究 |
| 4.1 光电探测器工作原理 |
| 4.1.1 PIN光电探测器的工作原理 |
| 4.1.2 MSM光电探测器的工作原理 |
| 4.1.3 SML光电探测器的工作原理 |
| 4.2 性能指标 |
| 4.2.1 量子效率和响应度 |
| 4.2.2 响应速度 |
| 4.2.3 暗电流 |
| 4.2.4 噪声 |
| 4.3 半导体所Si工艺(最小线宽2um) |
| 4.3.1 版图 |
| 4.3.2 主要工艺流程 |
| 4.4 Chartered公司0.35um标准CMOS工艺(最小线宽0.35um) |
| 4.4.1 版图 |
| 4.5 探测器的模拟 |
| 4.5.1 PIN光电探测器模拟: |
| 4.6 波导型探测器的研究 |
| 4.6.1 共振腔探测器的特点 |
| 4.6.2 GeSi波导型探测器的特点 |
| 4.6.3 GeSi波导型探测器的设计 |
| 第五章 测试 |
| 5.1 波导器件测试系统 |
| 5.2 光电探测器的测试 |
| 5.3 版图照片 |
| 第六章 总结 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 一、发表论文 |
| 二、参加科研情况 |
| 致谢 |
（7）玻璃基硅光波导及纳米波导研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 主要的光波导材料 |
| 1.3 主要的光波导结构 |
| 1.4 纳米波导技术及其发展状况 |
| 1.4.1 纳米线光波导 |
| 1.4.2 光子晶体波导 |
| 1.5 本文的研究意义 |
| 1.6 其余章节内容安排 |
| 第二章 玻璃基脊型波导与纳米波导理论 |
| 2.1 脊型波导理论 |
| 2.1.1 脊型波导单模条件 |
| 2.1.2 脊型波导有效折射率的计算 |
| 2.1.3 脊型波导与光纤间的耦合损耗 |
| 2.2 纳米平板波导理论 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 键合及减薄技术 |
| 3.1 常见的键合种类 |
| 3.2 阳极键合原理和实现 |
| 3.2.1 阳极键合流程 |
| 3.2.2 阳极键合机理 |
| 3.2.3 SOI和Glass的键合 |
| 3.3 自停止腐蚀 |
| 3.3.1 浓硼化学自停止腐蚀 |
| 3.3.2 电化学自停止腐蚀 |
| 3.3.3 氧化硅自停止腐蚀 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 玻璃基脊型波导和纳米波导的制作与测试 |
| 4.1 玻璃体上硅材料的制作 |
| 4.2 玻璃基硅光波导的制作 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 表面粗糙特性 |
| 4.3.2 厚度均匀性 |
| 4.3.3 光波导损耗特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 具有上下电极结构的MMI型光器件设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 MMI工作原理 |
| 5.3 离子注入的调制原理 |
| 5.4 具有上下电极结构器件的设计 |
| 5.4.1 可调光衰减器的设计 |
| 5.4.2 1×2光开关设计 |
| 5.4.3 2×2光开关设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结 |
| 攻读硕士期间发表论文与申请专利 |
| 致谢 |
（8）SOI基光波导器件的模拟与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 波导光学的模拟与设计方法 |
| 1.1.1 有限元方法 |
| 1.1.2 时域有限元方法 |
| 1.1.3 有限差分方法 |
| 1.1.4 时域有限差分方法 |
| 1.1.5 束传播方法 |
| 1.2 光器件常用材料及工艺 |
| 1.2.1 铌酸锂(LiNbO_3)材料 |
| 1.2.2 Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体材料 |
| 1.2.3 硅基二氧化硅材料 |
| 1.2.4 聚合物材料 |
| 1.2.5 绝缘体上的硅(Silicon-On-Insulator)材料 |
| 1.3 SOI基光器件 |
| 1.3.1 SOI基光通信器件 |
| 1.3.2 集成光学(光子学) |
| 1.3.3 光子晶体结构 |
| 1.4 本论文的工作 |
| 第二章 光波导有限元模拟与设计 |
| 2.1 Maxwell方程组 |
| 2.1.1 物理边界条件 |
| 2.1.2 人工边界条件 |
| 2.2 电磁场有限元方法 |
| 2.2.1 变分方法 |
| 2.2.2 波导模式求解 |
| 2.2.3 节点有限元求解 |
| 2.2.4 矢量有限元(棱边元)求解 |
| 2.3 数值分析结果 |
| 2.3.1 罚项方法的结果 |
| 2.3.2 矢量元(棱边元)方法的结果 |
| 2.3.3 矢量元+完全匹配层的结果 |
| 2.4 有限元方法的应用 |
| 2.4.1 硅线的模拟 |
| 2.4.2 光子晶体的模拟 |
| 2.4.3 环形谐振腔结构 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 SOI基可调光衰减器 |
| 3.1 电光效应 |
| 3.1.1 直接电光效应 |
| 3.1.2 间接电光效应 |
| 3.1.3 Si的电光调制原理 |
| 3.2 SOI大截面脊形单模波导 |
| 3.2.1 有效折射率方法 |
| 3.2.2 有限元方法 |
| 3.3 衰减器p-i-n结的设计 |
| 3.3.1 p-i-n结扩散模型的建立 |
| 3.3.2 p-i-n结漂移-扩散模型的建立 |
| 3.4 制备及测试 |
| 3.4.1 SOI基电光可调式衰减器的工艺实现 |
| 3.4.2 VOA测试板(PCB)的实现 |
| 3.4.3 测试结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 SOI基定向耦合器 |
| 4.1 定向耦合器的原理 |
| 4.1.1 变分原理 |
| 4.1.2 耦合模理论 |
| 4.1.3 耦合系数的计算 |
| 4.2 定向耦合器的设计 |
| 4.2.1 常规对称脊形波导定向耦合器的设计 |
| 4.2.2 单脊形波导耦合器的设计 |
| 4.2.3 非对称双脊形波导耦合器设计 |
| 4.2.4 弯曲波导的耦合 |
| 4.3 弯曲波导的设计 |
| 4.3.1 非对称单模脊形波导 |
| 4.3.2 弯曲波导于保角变换 |
| 4.3.3 非对称脊形弯曲波导 |
| 4.4 定向耦合器的制作及测试 |
| 4.4.1 版图设计 |
| 4.4.2 工艺描述 |
| 4.4.3 测试与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 SOI基星型耦合器 |
| 5.1 星型耦合器的原理 |
| 5.2 星型耦合器的设计 |
| 5.2.1 输入／输出波导 |
| 5.2.2 自由传播区(耦合区) |
| 5.3 实验及测试 |
| 5.3.1 版图设计 |
| 5.3.2 测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 学位论文独创性声明 |
| 学位论文使用授权声明 |
（9）SOI基集成光波导器件及表面粗糙度改善的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 集成平面波导器件常用的材料 |
| 1.1.1 铌酸锂晶体 |
| 1.1.2 硅基沉积二氧化硅 |
| 1.1.3 InGaAs／InP |
| 1.1.4 聚合物 |
| 1.1.5 绝缘体上的硅(SOI) |
| 1.2 SOI集成光波导器件 |
| 1.2.1 SOI多模干涉光耦合器 |
| 1.2.2 SOI波导型光功率分配器 |
| 1.2.3 本论文工作 |
| 第二章 单模SOI脊形光波导的设计与制备 |
| 2.1 SOI脊形光波导单模条件 |
| 2.1.1 SOI脊形光波导等效模型分析 |
| 2.1.2 脊形光波导的单模条件及分析 |
| 2.1.3 SOI脊形光波导的模拟 |
| 2.2 SOI脊形光波导的光损耗分析 |
| 2.2.1 SOI脊形光波导的耦合损耗分析 |
| 2.2.2 SOI脊形光波导的传输损耗分析 |
| 2.3 电感耦合等离子体反应离子刻蚀 |
| 2.4 SOI脊形光波导的制备 |
| 2.5 氮氧化硅薄膜的制备与测试 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 SOI基集成光波导器件的设计与制备 |
| 3.1 1×3 SOI多模干涉耦合器的设计与制备 |
| 3.1.1 多模干涉耦合器的基本原理 |
| 3.1.2 1×3 SOI多模干涉耦合器的设计 |
| 3.1.3 1×3 SOI多模干涉耦合器的制作容差性分析 |
| 3.1.4 1×3 SOI多模干涉耦合器的制备与测试 |
| 3.2 SOI光功率分配器 |
| 3.3 附有耦合间隙的SOI树型三端光功率分配器 |
| 3.3.1 器件设计 |
| 3.3.2 模拟分析 |
| 3.3.3 制备与测试 |
| 3.4 含一个衬底微棱镜和两个波导扩大器的1×3 SOI单模均衡功率分配器 |
| 3.4.1 器件设计 |
| 3.4.2 模拟分析 |
| 3.4.3 制备与测试 |
| 3.4.4 1×3 SOI多模干涉耦合器、SOI三端光功率分配器、1×3 SOI单模均衡功率分配器的比较 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 波导散射损耗及其降低方法 |
| 4.1 Payne和Lacey散射公式 |
| 4.2 波导表面粗糙度的测量 |
| 4.2.1 SOI脊形波导Air／Si界面的表面形貌 |
| 4.2.2 SOI脊形波导侧壁的表面形貌 |
| 4.2.2 镀增透膜后SOI脊形波导端面的表面形貌 |
| 4.3 降低表面粗糙度的方法 |
| 4.3.1 ICPRIE同步工艺和氢退火 |
| 4.3.2 ICPRIE同步工艺和热氧化处理 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 学位论文独创性声明 |
（10）大截面SOI脊型波导单模条件的研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 理论、计算和讨论 |
| 1.1 理论和计算分析 |
| 1.2 计算结果讨论 |
| 2 结论 |
四、SIMOX大截面单模脊型光波导的研制（论文参考文献）
- [1]对硫化氢敏感的PEI/PMMA共混有机聚合物脊形波导研究[D]. 王瞧. 西南石油大学, 2018(02)
- [2]集成光波导的设计与分析[D]. 刘畅. 西安电子科技大学, 2013(S2)
- [3]亚微米硅基光波导的设计与模式特性研究[D]. 李岩. 长春理工大学, 2010(06)
- [4]干涉型集成光波导器件设计与实验研究[D]. 殷源. 浙江大学, 2010(08)
- [5]基于SOI的光子射频移相器的研究[D]. 朱峰. 吉林大学, 2008(11)
- [6]光波导GeSi光电探测器的研究[D]. 张宇. 天津工业大学, 2007(02)
- [7]玻璃基硅光波导及纳米波导研究[D]. 李广波. 浙江大学, 2006(05)
- [8]SOI基光波导器件的模拟与实现[D]. 曹共柏. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）, 2006(02)
- [9]SOI基集成光波导器件及表面粗糙度改善的研究[D]. 高凡. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）, 2005(04)
- [10]大截面SOI脊型波导单模条件的研究[J]. 殷源,戴道锌,时尧成,何赛灵. 光子学报, 2005(05)