硅 SIMOX 单模脊形光波导研制

本文描述硅光波导技术的重大突破：（１）用ＳＩＭＯＸ技术代替传统的硅外延型光波导，解决了衬底吸收光波．从而显著改善了光波导的传播损耗．（２）在理论及实验上均已解决用调整脊形的高宽比（高宽均能达１０微米左右），制取单模脊形光波导．这种光波导的下覆盖层是ＳｉＯ２，传播损耗小；断面积大，和单模光纤耦合良好．满足了光集成技术中对光波导的几项重要要求．     

GeSi合金1×4Y级联分束器的有限差分束传播法模拟设计

进一步研究二个问题：（１）理论模拟的方法由快速傅里叶束传播法（ＦＦＴ－ＢＰＭ）改为有限差分束传播法（ＦＤ－ＢＰＭ），并比较了两者的优缺点。（２）模拟设计了对象提高为由ＧｅＳｉ合金单模脊形光波导组成的Ｙ级联１×４光分束器。结果表明，有限差分束传播法比快速傅里叶束传播法及显形有限差分束传播法（ＥＦＤ－ＢＰＭ），除了数学比较容易外，计算速度也快一些。尤其是对传播步长Δｚ的敏感性，有限差分束传播法远没有快速傅里叶束传播法那样严重，便利了束传播法方法的采用。正如束传播法成功地应用于ＧｅＳｉ合金光波导及Ｙ分支器的理论设计，现在用了１×４Ｙ级联分束器同样得到预想的结果。光束在分束器中传播逐步分成二束再分为四束。符合设计要求。     

Ar~+注入吸杂效应与剂量的关系

本文研究高能氩离子注入硅单晶片背面,对单晶片正面有源区里的重金属杂质等的吸杂效果.吸杂作用以少数载流子寿命的提高来衡量.结果表明,Ar~+的优化吸杂剂量在 7.5 ×10~(14)cm~(-2)及 7.5 ×10~(15)cm~(-2)左右.文中最后论及吸杂效果和剩余缺陷密度的关系.     

硅光波导的束传播法设计及制备

报道用束传播法模拟设计、指导硅大断面单模脊形光波导的制备工艺，应用傅里叶变换法计算了硅光波导中导模的传播常数，对实际研制成功的ＳＩＭＯＸ及Ｓｉ／ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ单模脊形光波导，比较了其性能差异并给予理论解释。     

硅单模脊形光波导的三维模拟及实测结果

对当前硅光集成技术的热点、制备大断面低传播损耗单模脊形光波导进行了三维理论模拟设计。脊的上覆盖层是空气（大折射率台阶，非对称情况）或纯硅层（对称情况），均能得到符合实际的模拟结果。改变脊形光波导的高宽几何尺寸或折射率分布值，模拟结果呈现单模、双模或更高阶模的电场分布及光强分布。用相应条件指导硅脊形光波导的实际制备，实测结果表明模拟结果是准确的。     

Ar~ 注入吸杂效应与剂量的关系

本文研究高能氩离子注入硅单晶片背面,对单晶片正面有源区里的重金属杂质等的吸杂效果.吸杂作用以少数载流子寿命的提高来衡量.结果表明,Ar~ 的优化吸杂剂量在 7.5 ×10~(14)cm~(-2)及 7.5 ×10~(15)cm~(-2)左右.文中最后论及吸杂效果和剩余缺陷密度的关系.     

硅衬底上锗硅合金光波导的研制

报道锗硅合金在λ＝１．３μｍ的脊形单模光波导的设计，工艺及测量结果。这种光波导的传播损耗已达０．７ｄＢ／ｃｍ。脊形的高４－８μｍ，宽８－１２μｍ，均和单模光纤芯径相当，此外，其数值孔径在光波导的输入，输出端均能和单模光纤匹配，它已满足硅光集成对光波导的要求。文中最后报道了用这种锗硅合金光波导试制Ｙ分支器，并观察到二支分路输出的单模光斑。     

锗硅脊形光波导Y分支器的模拟及试制

继研制成功单模脊形锗硅合金光波导后，进一步用这种光波导试制Ｙ分支器．文中用束传播法ＢＰＭ首先从理论上分析了波长λ＝１．３μｍ的光波在分支器中的传播特性，模拟计算了模场的传播及损耗．其次叙述了实际锗硅Ｙ分支器的制造工艺及测量结果．结果表明，激光束耦合进锗硅分支器的输入端后，分支器的二路输出端成功输出均匀的单模光波．     

全硅大断面脊形光波导传播特性的理论分析及实验结果

对当前硅光集成的研究焦点－制备大断面单模脊形光波导的单模条件，用有效折射率法进行分析，也计算了传播常数等性能参数。结果表明，有效折射率法有方法简明、结论确切的优点。它能同时给出单模区、多模区及截止区的条件，已有效指导了ＳＩＭＯＸ及ｎ／ｎ＋外延型两种单模脊形硅光波导的制备。文中最后给出了实验结果。