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姓名	王以撒(Yi-Sa Wang)  查詢紙本館藏	畢業系所	光電科學與工程學系
論文名稱	光波導多工器中凹面梯形光柵之研究 (A study for Echelle Grating in waveduide)
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摘要(中)	論文摘要 在本論文中，我們將設計與先期製作光纖通訊中之分波多工器，它是在矽基板上作出一個光纖的輸入端，凹面梯形光柵及四個光纖的輸出端。我們將用光學軟体(Zemax)作整個分光器的光路設計，包括輸入光纖位置，凹面梯形光柵的位置及輸出光纖的位置。 凹面梯形光柵的設計則是採用傳統的凹面型光柵來作設計，在所謂的 Rowland Circle 上作輸入與輸出，但因要作在平面上，及要在高繞射階數上作繞射，所以光柵要設計成梯形，以提高其繞射效率。 我們將所設計的光波導分光結構(尺寸大小:長12mm，寬2mm)輸入至光波導軟體(BeamPROP)中，實際模擬的結果為 : 產生五個(波長: 1.54，1.545，1.55，1.555，1.56μm) channel passband，其平均半腰寬為0.4nm。 我們也應用半導体製程的方法在矽晶片上作出此分光器的模型，則過程包括製作光罩、曝光、及作蝕刻。其中蝕刻因蝕刻角度要精確以提高繞射效率，所以需要用感應耦合電漿反應離子蝕刻機作乾蝕刻。
摘要(英)	Abstract In this thesis, we design the wavelength demultiplexer in the optical communication, which has been fabricated in the primary stage. It will be realized in the silicon wafer, and its elements include a fiber input, a concave diffraction grating and 4 fiber output. We use the optical design software(Zemax) to design the whole optical path layout, including the position of the input fiber, concave diffraction grating and the output fiber. Concave diffraction grating is designed by the Rowland Circle where the input and output fiber are located. Due to diffraction at the high order, the grating is designed as echelle to increase its diffraction efficiency. We import the structure of the wavelength demultiplexer (size:lengh 12mm, width 2mm) into the optical waveguide software(BeamPROP), which resulted in the five (wavelengh:1.54, 1.545, 1.55, 1.555, 1.56μm) Channel Passbands (half-width : 0.4nm) . We shall use the semiconductor processing method to fabricate this device model. The process includes mask design, photolithography, and etching. We shall use the ICP-RIE for etching process to increase the product diffraction efficiency.
關鍵字(中)	★ 光纖通訊 ★ 分波多工器 ★ 凹面梯形光柵 ★ 半導体製程	關鍵字(英)	★ concave diffraction grating ★ WDM ★ optical fiber communication
論文目次	目 錄 中文摘要 ………………………………………………… Ⅰ 英文摘要 ………………………………………………… Ⅱ 誌謝 ………………………………………………… Ⅲ 目錄 ………………………………………………… Ⅳ 圖目錄 ………………………………………………… Ⅵ 第一章 導論 ……………………………………………………… 1 第二章 凹面梯形光柵的原理 ……… …………………………… 4 2.1 反射型光柵分光的基本原理 …………………………… 4 2.2 梯形光柵 ( Blazed Grating ) 分光原理 ………………… 5 2.3 反射式凹面光柵 ( concave grating ) 的特性 ………….. 6 第三章 設計概念與流程 ………………………………………….. 12 3.1 設計概念 ………………………………………………… 12 3.2 設計流程 ………………………………………………… 14 3.3 ZEMAX軟體模擬 ………………………………………… 17 3.4 非球面之凹面光柵設計 ………………………………… 19 第四章 SOI之光波導性質 ……………………………………… 26 4-1 波導模式 ……………………………………………… 26 4-2 波導模式臨界點 ( cutoff ) …………………………… 28 第五章 BeamPROP軟體模擬 …………………………………… 35 5-1 前言 …………………………………………………… 35 5-2 輸出波導間的輸出光譜圖之結果與討論 …………… 37 第六章 製作流程 ………………………………………………… 48 6-1 前言 ……………………………………………………… 48 6-2 光罩的繪製 …………………………………………… 49 6-3 元件的製程 …………………………………………… 49 第七章 結論與展望 …………………………………………… 58 參考文獻 ………………………………………………………… 60 附錄 A ………………………………………………………… 61 附錄 B ………………………………………………………… 62 附錄 C ………………………………………………………… 63 附錄 D ………………………………………………………… 64 附錄 E ………………………………………………………… 65
參考文獻	參考文獻 [1] M. C. Hutley, “Diffraction gratings”, National Physical Laboratory, 1982 . [2] Stamatios V. Kartalopoulos, “Introduction to DWDM technology”, Lucent Technologies, Inc., 2000 . [3] K. R. Poguntke and J. B. D. Soole, “Design of a Multistripe Array Grating Integrated Cavity (MAGIC) Laser”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.11, 1993, pp 2191-2200 . [4] J. B. D. Soole and A. Scherer, “Monolithic InP/InGaAsP/InP grating spectrometer for the 1.48-1.56 μm wavelength range”, Appl. Phys. Lett., Vol. 58, 1991, pp 1949-1951 . [5] C. Cremer and G. Ebbinghaus, “Grating spectrograph in InGaAsP/InP for dense wavelength division multiplexing”, Appl. Phys. Lett., Vol. 59, 1991, pp 627-629 . [6] J. N. McMullin and R. G. DeCorby, “Theory and Simulation of a Concave Diffraction Grating Demultiplexer for Coarse WDM Systems” , JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 20, 2002, pp 758-765 . [7] R. J. Deri and J. S. Kallman, “Quantitative Analysis of Integrated Optic Waveguide Spectrometers”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 6, 1994, pp 242-244 . [8] 林俊廷, “凹面型微光柵的設計與製作”, 國立交通大學電子物理研究所碩士論文, 民國 91年 6月。 [9] 鄧兆庭, “繞射式元件與系統之研製-半導體製程應用”, 國立台灣大學應用力學研究所碩士論文, 民國86年6月。 [10] 林振華, “光電子學”, 全華科技圖書公司, 民國 88年 6月。
指導教授	張正陽(Jenq-Yang Chang)	審核日期	2003-1-14
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