銦鋁砷化鎵/磷化銦二維光子晶體光耦合器之模擬與製作

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王璿傑(Shiuan-Chieh Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

通訊工程學系

論文名稱

銦鋁砷化鎵/磷化銦二維光子晶體光耦合器之模擬與製作
(InAlGaAs/InP two-dimensional photonic crystal optical couplers:simulation and fabrication)

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摘要(中)

本文是利用三五族半導體來製作銦鋁砷化鎵/磷化銦二維材料圓柱的光子晶體分波器元件，利用波導耦合的原理將波長為1.55及1.31um的光從單一波導輸入分為雙波導輸出。論文的架構從第一章開始介紹光子晶體以及目前光子晶體有哪些應用，第二章由週期性結構的原理慢慢導入光子晶體的物理意義，分別探討光子晶體材料圓柱和空氣圓柱以及四方結構和六角結構的TE和TM模態能隙形成及影響，藉由光子晶體能隙來決定元件的晶格常數以及圓柱半徑，第三章將這些參數以FDTD的方式去模擬各晶格結構與材料的場分佈與能量強度，接著第四章將說明製作光子晶體元件與波導的製程步驟，並且探討以電子束微影的奈米製程技術來曝寫光子晶體的兩種模式優缺點，第五章介紹應用於光子晶體元件的側邊照光量測系統，並探討波長為1.55及1.31um於傳導波導與耦合波導的分波效率。

關鍵字(中)

★ 光分波器
★ 光耦合器
★ 光子晶體

關鍵字(英)

★ optical coupler
★ photonic crystal

論文目次

第一章導論 1
1.1 光子晶體簡介 1
1.2 光子晶體的應用 4
1.3 研究動機與方向 11
第二章光子晶體研究理論與分析 13
2.1 光子晶體物理 13
2.1.1 週期性結構的幾何特性 17
2.1.2 布洛赫定理(Bloch Theorem) 21
2.2 二維平面波展開法(PWE) 23
2.2.1 四角結構的能隙 27
2.2.2 六角結構的能隙 30
2.3 結論 34
第三章光子晶體分波器模擬與分析 35
3.1 時域有限差分法(FDTD) 35
3.2 光子晶體分波器模擬 38
3.2.1 四方晶格之光波導模擬 39
3.2.2 六角晶格之光波導模擬 43
3.3 結論 49
第四章光子晶體分波器製作 50
4.1 製作考量 50
4.2 製作流程 52
4.3 製作光子晶體 56
4.3.1 電子束微影之線模式 56
4.3.2 電子束微影之點模式 60
4.4 結論 63
第五章光子晶體分波器量測與結果 66
5.1 側邊照光量測系統 66
5.2 穿透與耦合之頻譜量測 68
5.3 結論 70
第六章結論 71
參考文獻 73
附錄 A 75

參考文獻

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指導教授

陳啟昌、詹益仁
(Chii-Chang Chen、Yi-Jen Chan)

審核日期

2005-6-29

推文