硅基波导慢光器件及其应用

硅基波导慢光器件是构建全光智能互连和实时高速测控等下一代信息技术的关键器件,在光通信和光信息处理等诸多领域具有显著的技术优势和巨大的应用潜力.随着器件结构的不断创新以及微电子制造技术的不断升级换代,硅基波导慢光器件愈来愈走向实用化.文章介绍了慢光的基本原理,概述了当前国内外硅基波导慢光器件的研究进展,着重分析了基于微环谐振腔的硅基波导慢光器件,并指出了它在具体应用领域中的发展前景.     

D-UHV/VCD系统中SiGe薄膜的低温生长

生长温度对SiGe合金的性能有重要影响.在双腔超高真空化学气相淀积生长中,通常采用液氮冷却的方法.该生长模式下,通入乙硅烷时腔内的生长气压约为10-5Pa,SiGe的最低生长温度约为550℃.为了降低生长温度,文中采用了不用液氮冷却的模式.腔内生长气压约为10-2Pa,增加3个数量级,并且将牛长温度降到了485℃,远低于传统的牛长温度.DCXRD测试和TEM图像表明,生长的SiGe薄膜和SiGe/Si超品格具有良好的晶格质量.结果证明,在LJHV/CVD系统中,这是一种有效的实现SiGe低温生长的方法.     

Si基外延Ge薄膜中残余应变的检测与分析

研究了Si衬底上外延Ge薄膜中的应变。在超高真空化学气相沉积系统中生长Ge薄膜,采用高精度X射线衍射(XRD)和拉曼散射光谱检测薄膜的组份和应变。结果表明,外延薄膜的组份为纯Ge,没有Si的扩散;Ge薄膜中存在少量应变。Ge薄膜XRD峰位和拉曼散射峰位的偏移是由残余应变引起的。定量计算了热膨胀失配引入的张应变和晶格失配引入的压应变与Ge薄膜生长参数的关系,张应变随着生长温度的升高而近似线性增加,压应变随着生长厚度的增加按反比例减小,Ge薄膜最终应变状态由两者共同决定。理论计算值与实验结果吻合良好。     

基于稀释波导的InP衬底上高耦合效率、低偏振敏感度1.55μm波长光纤-波导耦合器

研究了一种用于边入射型探测器的InP基高效光纤-波导耦合器.它由10个周期的未掺杂120nm InP/80nm InGaAsP(1.05μm带隙)多层膜组成的稀释波导构成.采用半矢量三维束传播(BPM)方法以及中心差分格式,模拟了不同条件下的光纤-波导耦合效率,从而得到了最优耦合条件.对于TE偏振和TM偏振模,计算所得到的最高耦合效率分别为94%和92%.同时,计算表明,此类基于稀释波导的光纤-波导耦合器具有高偏振不敏感性,偏振敏感度低于0.1dB.     

用氧化多孔硅方法制备厚的Si02膜及其微观分析

用氧化多孔硅的方法来制备厚的SiO2成本低,省时.氧化硅膜的厚度,表面粗糙度和组分这三个参数,对波导器件的性能有重要影响,扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和俄歇分析得到：氧化的多孔硅的膜厚已达21.2μm;表面粗糙度在1nm以内,Si和O的组分比为1:1.906.这些结果表明,用氧化多孔硅方法制备的厚SiO2膜满足低损耗光波导器件的要求.     

湿法腐蚀制备的SOI光波导

用化学湿法腐蚀的方法制作了SOI光波导,并且用三维波束传播方法分析和设计了单模波导和1×2 3dB多模干涉分束器,修正了有效折射率和导模传输方法的误差.制作的器件具有低传输损耗(-1.37dB/cm)、低附加损耗(-2.2dB)、良好的均衡性(0.3dB)等优良性能.     

光开关模块

光开关作为光通信中的重要器件，其集成化和模块化是必然趋势。光开关的模块化将应用许多重要的技术，如开关矩阵技术，光电集成技术、光纤与波导的耦合技术和芯片安装技术等。通过交叉型、树形、简化树型和扩展树型结构，可将光开关单元集成为大规模的完全无阻塞型开关矩阵。混合光电集成是将光器件、波导、微电子器件和电路等，分别选择各自最合适的材料和最优化的工艺进行制作，所以成品率高而成本低，是目前主要的光电集成形式。采用v型槽技术可以实现光纤和波导的高精度自对准耦合。从微电子技术发展而来的光SMT和光MCM技术，是光开关等光电器件的新型封装技术。     

全电子束光刻制造二维光子晶体波导器件解决方案

以光子晶体Fabry-Perot腔为例,提出了全电子束光刻制作光子晶体波导器件的解决方案.曝光光子晶体区域时采用较小的曝光步长,同时引入额外的邻近效应补偿本征邻近效应,从而获得高质量的掩模图形.曝光较长的输入、输出波导时,采用较大的曝光步长以提高电子束扫描速度,同时在波导的写场(write-field)过渡区引入一个锥形波导以减小写场拼接误差对光传输效率的影响.实验结果证明,这种方法既能保持小孔制作需要的高精度,也能很大程度上提高光刻效率.     

SOI基光耦合器研究进展

文章综述了国内外光耦合器的最新研究进展,着重介绍了目前耦合效率最高(55%),且与偏振无关的双光栅辅助定向耦合器的工艺流程、结构性能以及进一步提高耦合效率的可行性.     

SOI纳米线波导导光机理的物理分析

SOI（silicon-on-insulator）纳米线波导及其器件是近年来光电子学领域研究的重点内容之一.文章从基本的导波光学理论出发,引入古斯-汉森位移理论,对SOI纳米线波导导光的物理机制进行了分析并给出了物理解释和模拟结果.