1×2 3-D On-Chip Optical Path using Silicon Waveguide and 45° Reflectors

• Main Authors: Ajay Nedle, 聶文傑
• Other Authors: Mount-Learn Wu
• Format: Others
• Language: en_US
• Published: 2014
• Online Access: http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/86648285223802404612

碩士 === 國立中央大學 === 光電科學與工程學系 === 102 === 在論文中，我們提出一個光學連接器的模組，使用矽基波導傳輸，並搭配45度反射面擷取部分光源，達到一分為二分光器的效果。再來將與最近的研究做比較以討論此三維結構的優點與實際的應用層面。在結構的尺寸中，我們先使用光線追跡模擬軟體模擬判斷其結構在不同尺寸下的光耦合效率。 首先模擬的是尚未分光的長直波導，其設計的結構為梯形長直波導。此梯形波導的頂寬設計由35 μm至 75 μm，並搭配多模光纖做最後的收光，其模擬結果的光耦合效率從52.4%(35μm)到36.8%(75μm)。再來，當我們確認光源的準直誤差容忍度，首先以單模光纖作為入射光源，看光源的中心位置對應波導中心的偏移容忍度。如果我們以1dB最為分界點的時候發現，其橫向的誤差範圍約為-39 ~ 29 μm，縱向為-13.6 ~ 12.6 μm。 最後，我們在長直梯形波導中段，加上一個45度反射面擷取部分光源，達到一分為二的分光器效果，其最後光耦合效率的模擬結果，在中間擷取的光耦合效率約為8.65%(梯形頂寬35um)到27.6%(梯形頂寬75um)，而末端所收到的光耦合效率剩下48%(梯形頂寬35um)到30.3%(梯形頂寬75um)，由此我們可以發現到，在適度的結果範圍中，我們可以讓兩個接收面收到接近相同的光強，達到一分為二，且比例相同的分光效果。 最後的部分詳細列其製作的過程，從最初使用乾蝕刻畫出硬遮罩，接著以濕蝕刻製作其45度反射面，接著沉積二氧化矽（SiO2）作為絕緣層，以利未來搭配合適的IC達到整體都在同一片晶片上。製作完成之後，以光學顯微鏡與電子掃描顯微鏡(SEM)，確認其製程的結果與平整度。最後量測的結果發現，兩個接收端可以達到1比1的光強，而光學耦合效率分別是為8%。