多孔硅通道型光波导的制备及传输损耗的测量.pdfVIP

第 32 卷第 3 期 光 　子 　学 　报 Vol32 No3 　　　　　　　　　　　 2003 年 3 月 ACTA PHOTONICA SINICA 　　　　　　　　　　　　March 2003 　 多孔硅通道型光波导的制备及传输损耗的测量 贾振红 (新疆大学信息科学与工程学院 ,乌鲁木齐 830046) 摘 　要 　利用多孔硅在阳极腐蚀过程中外加的光照度与孔隙率的对应关系 ,提出了一种利用光照 控制多孔硅折射率的方法制备通道型光波导技术. 对制备出的多孔硅波导损耗进行了分析. 由于多 孔硅波导层中孔状结使得波导端面较为粗糙 ,耦合损耗大是多孔硅光波导传输损耗测量中遇到的 的问题 ,对此采用了一种非破坏性的简便的优化端面耦合传输损耗测量方法 ,可以实现入射光束与 波导的完全耦合 ,消除了因光波与波导中导波模式间失配引起的损耗. 较精确的测量出实验中制备 的通道型多孔硅光波导的传输损耗为 16. 2 dBcm ,波导端面的散射损耗为 3. 6 dB . 关键词 　氧化多孔硅 ;通道型波导 ;传输损耗 中图分类号 　　TN252 　　　　文献标识码 　　A 铂金丝电极与恒流源负极相连 ,整个装置放在一个 1 　引言 恒温水浴锅中以便使电解液的温度能得到有效的控 近年来 , 随着对基于多孔硅的发光器件研究的 制. 在腐蚀装置的正中心上部空间适当高度处 ,安装 深入 ,为光电子器件的发展开辟了一片广阔的领域. 一只可以上下移动的石英灯作为光源 ,照度根据需 由于多孔硅可克服单晶硅只能在红外区发射极微弱 要可以任意调整其大小. 石英灯距离腐蚀的样品有 光的缺点 ,因而将多孔硅光源与高度发展的集成电 30～40 cm , 对直径不到 2 cm 的腐蚀 区域来说 , 2 路技术结合起来 ,就为以全硅为基底的集成光电子 光强基本上是均匀的. 腐蚀电流密度为12 . 85mJ cm , 器件发展提供了一个重要的途径. 由于多孔硅光波 电解液的温度 200 ℃. 多孔硅孔隙率与电化学腐蚀 导是实现以全硅为基底的集成光电子器件必不可少 过程中电流 、电解液浓度 、光照度 、时间和温度等因 的组成部分 ,故对于相关内容的研究显得极为重要. 素有关. 根据以前的研究结果[7 ] ,多孔硅的空隙率与 目前 已有 一些关于平 面 或条 型波 导 的初 步研 阳极腐蚀制备过程中样品上的光照度之间的关系如 究[ 1～6 ] ,这些研究基本上都采用通过控制 电化学阳 图 1 所示. 另外 ,在其它腐蚀条件不变的情况下 ,腐 极腐蚀单晶硅过程中的电流和时间,制备出不同折 射率和厚度的多孔硅波导层. 本文利用多孔硅在阳 极腐蚀过程中外加的光照度与制备的多孔硅孔隙率 有一定的对应关系 ,提出了一种利用光照控制多孔 硅折射率的方法制备通道型光波导技术. 同时针对 由于多孔硅波导层的孔状结构而导致波导端面较为 粗糙 ,使得光波导传输损耗测量中所遇到的耦合损 耗大的问题 ,采用了一种简便的优化端面耦合传输 损耗测量方法. 图 1 　孔隙率随光照度的变化关系 1 　多孔硅波导的制备 Fig. 1 　Porosity dependence of the irradiation on porous silicon