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超结构波导光栅设计与制备

【摘要】:超结构光栅由于具有梳状反射谱特性被广泛用于密集波分复用(DWDM)系统的器件中,如基于超结构光栅制作的多通道滤波器、色散补偿器、复用/解复用器等。超结构光栅可用于分布式布拉格反射器(DBR)型半导体激光器中,使激光器获得宽范围波长可调。超结构光栅器件性能与光栅制作密切相关。在现有的微纳图形制作技术中,纳米压印技术呈现出低成本、高分辨率和高效率等优势,因而近几年得到了广泛的研究。 本论文围绕超结构光栅的结构设计及纳米压印技术制备超结构光栅展开了一系列的研究和探索。具体工作如下: (1)基于传输矩阵方法建立了光栅特性分析的理论模型,利用该模型对超结构光栅的反射谱特性进行了模拟;重点研究了光栅反射谱平坦化技术,并讨论了光栅参数对其反射谱特性的影响。在此基础上,设计了用于DBR型调谐半导体激光器反射器的取样光栅与数字级联光栅。 (2)在传统的纳米压印工艺基础上进行了工艺改进,引入防粘技术与软模版压印技术,获得了大面积均匀的图形压印效果。同时采用自行设计的工艺流程与方法,实现了软模板与衬底的对准。 (3)对纳米压印及感应耦合等离子体刻蚀工艺进行优化,制作出波导超结构光栅。在纳米压印工艺中采用变温、变压等方法,在刻蚀工艺中采用优化刻蚀气体比例等方法,最终在半导体材料上制作出了高质量取样光栅与数字级联光栅结构。

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