高分子材料之光子晶体波导设计与分析.PDF

全國第十三次光纖通信暨第十四屆集成光學學術會議 （OFCIO 2007 ） 高分子材料之光子晶體波導設計與分析 Investigation of Polymer-based Photonic Crystal Waveguides 李昆益,楊宜誠,楊宜斌,林哲民,吳家興,黃于泰,林晏瑞,李偉裕 中華技術學院電機工程學系 ，11581 臺灣臺北市南港區研究院路三段245 號 kelvin119@ 摘要 關鍵字:高分子材料 ，光子晶體 ，光波導 ， 大彎曲角度 本論文探討以SU-8高分子材料來製作 Keywords:polymer, photonic crystal, optical 光子晶體波導 。光子晶體波導之制程部分 waveguide, wide-angle bending 是先在矽晶片上沈積一層二氧化矽 ，接著 旋轉塗布上奈米孔洞性二氧化矽薄膜及SU- 一 、前言 8高分子材料 。本論 文研究之光子晶體波導 結構具有制程簡單及低傳輸損失之優點 。 傳統光學元件通常利用各式的透鏡組 此外 ，本論 文以軟體仿真來設計上述之光 合架構達成所需的功能，而尺寸上偏大 ， 子晶體波導以達到最佳化之結構參數。仿 若要同時控制多條光路 ，使用透鏡組合就 真結果驗證我們設計的SU-8光子晶體波導 相當不方便 。為解決此問題 ，便發展出將 在大彎曲角度的情況下一樣能導光 ，而且 光元件縮小 ，並把光波導 、光調製器等相 在1.55μm波長具有接近100%的傳輸效率。 關元件整合到一片基板上 ，這種技術稱為 積體光學[1] 。在基板上製作多種複雜線路 Abstract 的技術早已廣泛應用於電子學領域中 ，目 In this paper, we proposed a SU-8 polymer- 前可將上百萬的電子元件製作於一片小矽 based photonic crystal waveguide. The devices 晶片上 ，稱為積體電路(integrated circuit) 。 were designed by beam propagation method and expected optimum parameters of the structure. 在光積體電路中 ，光訊號是利用光波導 The fabrication process of SU-8 Y-branch (optical waveguide)在電路中進行傳輸 ，光 waveguide and photonic crystal is to deposit the 波導是利用光波在折射率(refractive index) silica film on the silicon wafer and then spin on the 較大的導波層中具有全反射的特性[2] ，使 porous silica thin film. The last process is to spin on SU-8 material above the porous silica to 得導波層中能局限大部分的能量 ，讓光波 fabricate Y-branch waveguide and photonic crystal. 在各組件間傳遞 ，因此光波導在光積體電 Their patterns of photolithography are different. 路中是很重要的部分。此外 ，在一般傳統 The simulation result proved that Y-branch 的光波導結構中 ，波導彎曲的角度通常