黃鼎偉臺灣大學:光電工程學研究所勤竣傑Chin, Chun-ChiehChun-ChiehChin2010-07-012018-07-052010-07-012018-07-052008U0001-2407200822164700http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/188388近年來，矽光子學變成很具有發展性的課題，利用光波導傳輸訊號相較於利用電線傳輸電訊號，可以提升整個系統的安全性、增加頻寬、縮小尺寸，以及提高穩定性。當光波導必須要在極小空間傳輸電磁波時，為了節省空間，必定會遇到交錯(crossings)的結構。本篇研究探討光波導交錯時的各種結構以及各種設計之優缺點，並且提出新的設計；為了符合現有CMOS製程，選擇矽(n = 3.5)與二氧化矽(n = 1.46)為波導的材料，輸入光波導的高、寬只有0.25 μm，因為折射率差異較大，所以遇到交錯結構(crossings)時容易產生損耗(loss)；本論文提出的波導結構，在使用BPM模擬方法驗證下，當電磁波通過此交錯結構的穿透效率可以達到94%，製程上不需使用二次蝕刻技術，同時尺寸也比先前文獻提過的結構還要小，整體構造長度大約是8 μm，在不同的波長情況下，其穿透效率都不低於90 %。In recent years, silicon photonics become a popular topic of having the development. Using light wave to deliver a signal compare with using electric wire to deliver one, there are many advantages about using light including enhancing the safety of system, increasing a bandwidth and shrinking the size of structure, and raising a stability. Silicon-on-insulator (SOI) photonic wires can combine many compact functions into a photonic integrated circuit, and it often have crossings structure to save the volume of devices. This paper is about study on different kind of crossings structure, and provide a novel one. We choose Si and Si as the material of waveguide core and cladding, respectively. The width and height of input waveguide are both 0.25 μm. We use BPM to simulate and design our parameters of crossings size. The results show the transmittance efficiency up to 94%, total length of structure is about 8 μm. There is good fabrication tolerance. The efficiency is higher than 90% while propagation wavelength is from 1.45 μm to 1.65 μm, and we don’t need two-step etching.口試委員會審定書 #謝 i文摘要 iiBSTRACT iii錄 iv目錄 vi目錄 viii一章 緒論 1.1 積體光學 1.2 矽光子學 2.3 研究動機 3二章 背景 4.1 光波導原理 4.2 覆矽絕緣層晶片(SOI) 6.2.1 平板波導 7.2.2 矩形波導 9.3 模擬工具 11.3.1 光束傳播法Beam Propagation Method (BPM) 11.4 多模干涉光功率分離器(Multimode Interference) 12.4.1 自我成像原理(Self-imaging Principle) 12三章 文獻回顧 15.1 低損耗低干擾覆矽絕緣層光子交錯結構 15.2 低損耗利用多模干涉波導製作的交錯結構 17四章 交錯結構之設計與模擬 19.1 有狹縫的多模干涉波導(Slot-MMI)設計之交錯結構 19.1.1 輸入波導尺寸結構 19.1.2 有狹縫的多模干涉波導結構 21.1.3 有狹縫的多模干涉波導之場型與模態分析 22.1.4 自我成像距離 30.1.5 交錯結構與模擬結果 30.1.6 不同波長和對交錯結構影響 33.1.7 有縫隙的多模干涉波導結論 34.2 一次自我成像多模干涉波導之交錯結構 35.2.1 多模干涉波導的寬度設計 35.2.2 模態分析 37.2.3 超短距離多模干涉波導交錯結構 38.4.11 自我成像長度 41.4.12 模擬結果與討論 42.4.13 不同波長和對交錯結構影響 44.4.14 結語 44五章 結論與未來展望 45考文獻 461725175 bytesapplication/pdfen-US波導交錯結構光子線waveguidecrossingsphotonic wirethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/188388/1/ntu-97-R95941055-1.pdf