王維新臺灣大學：電子工程學研究所許佩蘭Hsu, Pei-LanPei-LanHsu2007-11-272018-07-102007-11-272018-07-102006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/57361本論文對於傳統脊形鈮酸鋰z-cut電光調變器，提出一改良式電極結構，使作用到電光係數r33之垂直電場增加，並以數值模擬方法證明，可藉由重疊積分值的提升使半波電壓較傳統式脊形結構降低10~30%，操作頻寬亦與傳統脊形結構相比提升0.3GHz，更進一步討論各項製程參數對於重疊積分的影響。最後實作該結構，量測結果使半波電壓有效自12.65V降為11.2V，實作改善幅度11%。In this thesis a new electrode design of ridge-type electro-optical modulator on z-cut lithium niobate is proposed. With this design, vertical electric field can be increased. Numerical calculation shows that overlap integral of optical and electrical field is enhanced such that the drive voltage is decreased by 10~30%. Besides, the bandwidth is increased by 0.3GHz. Moreover, the effect of various fabrication parameters are discussed. Experimental results show that the drive voltage is decreased from 12.65V to 11.2V .第一章 緒論 1 1-1研究背景 1 1-1.1電光調變器簡介 1 1-1.2電光調變器之原理 2 1-1.3脊形結構之演進 4 1-2研究動機 5 1-2.1重疊積分值改良 5 1-2.2高頻性質探討 5 1-2.3製程參數討論 6 1-2.4元件操作效能分析 6 1-3內容簡介 6 第二章 模擬方法簡介 7 2-1擴散濃度分布之模擬 7 2-3折射率分布之模擬 10 2-3光場模態分布之模擬 11 2-4電場分布之模擬 14 2-5以高斯塞德爾法取代高斯消去法 17 2-5.1高斯消去法 17 2-5.2模擬結果及比較 17 2-6高頻特性討論 18 2-6.1高頻模擬計算理論及推導 18 2-6.2論文驗證 20 第三章 z-cut鈮酸鋰電光調變器設計 24 3-1 z-cut電光調變器之元件設計與電極配置 24 3-2 重疊積分值模擬計算結果 25 3-2.1垂直電場大小之比較 25 3-2.2不同結構之重疊積分值比較 27 3-3製程參數討論 27 3-3.1脊形寬度 28 3-3.2脊形傾斜角度 28 3-3.3脊形深度 29 3-3.4波導偏移 30 3-3.5波導高溫擴散時間 32 3-4高頻模擬計算結果 33 第四章 光束傳播法及其應用 35 4-1光束傳播法理論及推導 35 4-1.1 二維光束傳播法 35 4-1.1.1 初始值 35 4-1.1.2方程式推導 35 4-1.1.3邊界值探討 36 4-2 電光調變器二維光束傳播模擬結果 37 4-2.1 元件結構 37 4-2.2 元件模擬結果 37 第五章 元件製作與結果 40 5-1元件製作過程 40 5-1.1 元件設計 40 5-1.2製作流程 41 5-1.2.1晶片切割 41 5-1.2.2光製版術 42 5-1.2.3金屬鍍膜 43 5-1.2.4掀離法與蝕刻法 44 5-1.2.5質子交換 44 5-1.2.6溼式蝕刻 44 5-1.2.7高溫擴散 45 5-1.2.8研磨拋光 45 5-1.2量測方法 45 5-1.2.1脊形形狀量測 45 5-1.2.1光場和調變結果量測 46 5-2實驗結果 47 5-2.1蝕刻結果 47 5-2.1.1以鉭金屬為遮罩 47 5-2.1.2以鋁金屬為遮罩 48 5-2.1.3以鈦金屬為遮罩 49 5-2.1.4 蝕刻速率 49 5-2.2波導製作 50 5-2.3電極製作 51 5-2.4 量測結果 51 第六章 結論與展望 54 6-1 結論 54 6-2 未來展望 54 附錄A x-cut鈮酸鋰電光調變器改良 55 A-1 改良式x-cut脊形電光調變器之元件設計與電極配置 55 A-2 製程參數討論 56 A-2.1脊形寬度 57 A-2.2波導偏移 58 A-3.3波導高溫擴散時間 61 A-3高頻模擬計算結果 63 附錄B 高斯賽德爾迭代法 65 B-1高斯賽德爾迭代法簡介 65 參考文獻 68 中英文對照表 714545367 bytesapplication/pdfen-US電光調變器脊形Electro-optical Modulatorridgethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/57361/1/ntu-95-R93943153-1.pdf