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研究生： 蔡昌恆
Chang-Heng Tsai
論文名稱： 平面光波導之折射式光學元件及系統之設計與檢測
Design and Measurement of Refractive Optical Element and System in Optical Waveguide
指導教授： 張正陽
Jeng-Yang Chang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 光電科學與工程學系
Department of Optics and Photonics
畢業學年度： 91
語文別： 中文
論文頁數： 80
中文關鍵詞： 折射式元件 、平面光波導 、固態浸沒式透鏡
外文關鍵詞： SIL, waveguide, ROEs
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    • 以平面光波導為基底，在上面建構一個光學系統的優點有兩個：一. 透過半導體製程的方法，我們可以製作出許多在自由空間中不容易製作，甚至是做不出來的透鏡曲面。二. 光路的校準變的非常容易，每個元件在光罩的製作時就已經完全對準確了。本篇論文中，我們在可見光的波段內，以平面光波導為基底，建構了一套光學系統，其中包括了許多種的元件，例如折射式光學元件 ( ROEs )、分光鏡 ( Beamsplitter ) ，甚至是固態浸沒式透鏡 ( SIL )。
    本文是以折射式的光學元件為主，在設計方面，我們先以光追跡( Ray tracing )的方法，使用電腦軟體ZEMAX，去找到各個透鏡的參數，再透過光束傳播法 ( Beam propagating method )，利用電腦軟體BeamPROP，實際模擬光束在波導內傳遞的情形。在製作方面，我們以Glass作為光波導層，氮化矽 ( SiNx )作為透鏡的材質，利用半導體製程的方法，將設計的系統製作出來。在檢測方面，我們將sample架置在光學桌上做量測，由於透鏡的曲率、形狀或孔徑大小之不同，從上視圖可以看出光會有準直化、聚焦及分光的效果；從sample末端量測，在SIL鏡組的系統中，聚焦點小於0.77 μm。

    目 錄 論文摘要 i 目錄 ii 圖表索引 v 第一章、緒論 1 第二章、基本原理 6 2 – 1 前言 6 2 – 2波導之相關原理 7 2 – 2 – 1 波導模式 7 2 – 2 – 2 波導模式臨界點 8 2 – 3 影響成像點之因素 11 2 – 3 – 1 像差 11 2 – 3 – 2 繞射極限 14 2 – 4 光束傳播法 16 2 – 5 固態浸沒式透鏡 19 2 – 6 實驗流程 22 第三章、系統設計與模擬 24 3 – 1 前言 24 3 – 2 準直透鏡組之設計與模擬 24 3 – 2 – 1 實際製作準直透鏡組之設計 27 3 – 2 – 2 準直透鏡模擬結果之討論 33 3 – 3 固態浸沒式透鏡之設計與模擬 34 3 – 3 – 1 實際固態浸沒式透鏡之設計與模擬 34 3 – 3 – 2 固態浸沒式透鏡模擬結果之討論 42 第四章、元件製作 44 4 – 1 前言 44 4 – 2 元件製作 44 4 – 2 – 1 光罩繪製與製作 44 4 – 2 – 2 矽晶片上的製程 46 4 – 2 – 3 取得正確尺寸之sample 48 4 – 3 製作結果量測與討論 49 第五章、元件檢測與分析 54 5 – 1 前言 54 5 – 2 量測系統 54 5 – 3 量測結果與討論 59 5 – 3 – 1 平面光波導之確認 59 5 – 3 – 2 平面光波導之折射式光學元件之量測 61 5 – 4 其他因數之觀測與討論 69 5 – 4 – 1 波導層厚度不同之比較 69 5 – 4 – 2 不同波長的光源之比較 71 第六章、結論與未來展望 77 參 考 文 獻 79

    參 考 文 獻
    1.Stefen Sinzinger, Jurgen Jahns, Microoptics, Wiley-VCH, New York (1999)
    2.P. Mottier, S. Valette, “Integrated Fresnel lens on thermally oxidized silicon substrate,” Appl. Opt. Vol. 20, pp. 1630-1634 (1981)S. Ura, T. Suhare, H. Nishihara, “An Integrated-Optic Disk Pickup Device,” IEEE J. Lightwave Technology, Vol. LT-4, NO. 7, pp. 913-918 (1986)
    4.S. Ura, M. Morisawa, T. Suhara, H. Nishihara, “Integrated optic wavelength demultiplexer using a coplanar grating lens,” Appl. Opt. Vol. 29, pp. 1369-1373 (1990)
    5.T. Rausch, J.A. Bain, D.D. Stancil, T.E. Schlesinger, “Near Field Hybrid Recording with a Mode Index Waveguide Lens,” Proc. SPIE, Vol. 4090 Optical Data Storage 2000, pp 66-71 (2000)
    6.J. Kim, T.D. Milster, “Design aspects of Waveguide Hybrid Advance Mems(WHAM),” Optical Data Storage Topical Meeting 2001, pp 19-21 (2001)
    7.BeamPROP Version 5.0, Rsoft. Inc. (2001)
    8.林振華, 光電子學, 全華科技圖書公司, 民國88年6月。
    9.Welford W.T., Aberrations of Symmetrical Optical System, Academic press (1972)
    10.Warren J. Smith, Modern Optical Enginerring: the Design of Optical Systems, Second Edition (1990)
    11.莊正當, “非球面的光學設計與測試”, 中央大學光電科學研究所博士論文, 民國82年6月
    12.Joseph W. Goodman, Introduction to Fourier Optics, McGraw-Hill, New York, second edition (1968)
    13.R. Scarmozzino, A. Gopinath, R. Pregla, S. Helfert, “Numerical techniques for modeling guided-wave photonic devices,” IEEE J. Select. Topics Quantum Electron, Vol. 6, pp. 150-162 (2000)
    14.G.R. Hadley, “Transparent boundary condition for the beam propagation method,” IEEE J, Quantum Electron, Vol. 28, pp.363-370 (1992)
    15.W.P. Huang, C.L. Xu, “Simulation of three-dimensional optical waveguides by a full-vector beam propagation method,” IEEE J. Quantum Electron, Vol. 29, pp. 2639-2649 (1993)
    16.B.D. Terris, H.J. Mamin, D. Rugar, “Near-field optical data storage using a solid immersion lens,” Appl. Phys. Lett., Vol. 65, pp. 388-390 (1994)
    17.T.D. Milster, “Chromatic Correction of High-Performance Solid Immersion Lens Systems,” Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 38 pp. 1777-1779 (1999)
    18.ZEMAX Optical Design Program User’s Guide Version 10.0, Focus Software, Incorporated (2001)
    19.Marc Madou, Fundamentals of MICROFABRICATION, CRC, NEW York (1997)

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