基于紫外光刻的双轴张应变Ge/SiGe多量子阱电吸收调制器北大核心CSCD

采用紫外光刻工艺(ultraviolet lithography technique,UVL),在互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)兼容的硅基平台上制作了基于悬空微桥结构在Ge/SiGe多量子阱材料中引入双轴张应变的低偏振相关电吸收调制器。利用拉曼光谱测试了器件引入双轴张应变的大小,并对器件在横电(transverse electric,TE)偏振和横磁(transverse magnetic,TM)偏振下的光电流响应、调制消光比和高频响应等性能进行了测试。器件的低偏振相关消光比在0 V/4 V工作电压下可达5.8 dB,3 dB调制带宽在4 V反向偏置电压时为8.3 GHz。与电子束光刻工艺(electron beam lithography technique,EBL)相比,采用UVL制作的器件在调制消光比、高频响应带宽等性能上略差一点,但具有曝光时间短、成本低和可大批量生产等优势,应用前景广阔。     

应用于锗硅材料的高效耦合光栅研究

为实现单模光纤与锗硅材料器件的垂直耦合并提高耦合效率,设计了一种锗硅光栅耦合器。通过在硅衬底上增加金属反射层来提高光栅的耦合效率,并利用时域有限差分法仿真软件对锗硅光栅的刻蚀深度、刻蚀槽宽和光栅周期等结构进行了优化。然后,分析了有无金属反射层时的功率和电场分布情况,计算了光栅耦合效率。仿真结果表明,在最佳工作波长1466 nm处,有金属反射层均匀光栅得到的光栅最大耦合效率为-1.34 dB,相比无金属反射层光栅,最大耦合效率提高了9.4 dB,并且光在波导中的定向性得到了明显的改善。另外,为进一步提高耦合效率,在均匀光栅的基础上仿真设计了两步变迹光栅,相比均匀光栅最大耦合效率提高了0.55 dB。同时,对耦合光栅中的金属层厚度、锗硅材料折射率和光栅尺寸三个方面行了工艺容差分析,结果表明,所设计的耦合光栅对工艺偏差具有较高的容忍度。最后,制作了锗硅耦合光栅器件,测试结果表明,在工作波长1465 nm处,获得了-2.7 dB的最大耦合效率。