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研究生： 陳紫瑜
Chih-Yu Chen
論文名稱： 1.3um / 1.55um波長之光子晶體分波器的設計與製作
指導教授： 詹益仁
Yi-Jen Chan
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 資訊電機學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
畢業學年度： 92
語文別： 中文
論文頁數： 84
中文關鍵詞： 光子晶體 、方向性耦合器 、分波器
外文關鍵詞： directional coupler, photonic crystals
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    • 本論文以三五族半導體製程所製作的銦鋁砷化鎵(InAlGaAs)光子晶體結構來設計與實現光纖通訊中所需要用到的光學被動元件，方向性分波器。並提出光子晶體的設計方法、製作方式、測試與量測方法的流程；利用光在空氣中傳播具有低傳輸損耗、低吸收損耗的優點，來設計材料圓柱的光子晶體分波器。

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    第一章 導論 1.1 光子晶體簡介 ……………………………………… 1 1.2 光子晶體發展近況 ………………………………… 4 1.3 研究動機與方向 …………………………………… 7 第二章 光子晶體理論基礎 2.1 分析光子晶體的方法 …………………………… 10 2.2 二維光子晶體的平面波展開法…………………… 13 2.2.1 TE波(Transverse-Electric Mode) …………… 14 2.2.2 TM波(Transverse-Magnetic Mode) ………… 15 2.3 模擬平面波展開法 2.3.1 方形陣列介質圓柱與空氣圓柱 (square lattice of dielectric column and hole) …………………… 15 2.3.2 六角形晶格陣列介質圓柱與空氣圓柱 (hexagonal lattice of dielectric column and hole) ………… 22 2.4 討論 ………………………………………………… 26 第三章 光子晶體波長分波器模擬 3.1 波長分波器的理論基礎…………………………… 28 3.1.1 模態耦合原理(couple mode theory) ………… 29 3.2 光子晶體波長分波器的模擬 …………………… 32 3.2.1 方形晶格之介質圓柱與空氣圓柱之光子晶體模擬……………………………………………… 33 3.2.2 六角形晶格之介質圓柱與空氣圓柱之光子晶體模擬…………………………………………… 40 3.3 光學波導與光子晶體波導之間的耦合效率……… 46 3.4 討論………………………………………………… 48 第四章 分波器實際製作考量 4.1 前言………………………………………………… 49 4.2 製作流程…………………………………………… 49 4.3 電子束微影操作原理……………………………… 50 4.3.1 電子束散射效應(鄰近效應) ………………… 53 4.3.2 鄰近效應之修正……………………………… 57 4.4 電子束直寫成果…………………………………… 57 4.4.1 試片的準備與電子阻劑的選擇……………… 57 4.4.2 圖形檔案準備………………………………… 59 4.4.3 電子束直寫技術……………………………… 60 4.5 乾式蝕刻操作原理與方法………………………… 67 4.5.1 乾蝕刻(dry etching) …………………………… 67 4.5.2 反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching, RIE) … 68 4.6 討論………………………………………………… 71 第五章 量測系統與光子晶體量測結果 5.1 量測系統…………………………………………… 72 5.2 穿透損失量測……………………………………… 74 5.3 穿透頻譜量測……………………………………… 76 5.4 討論………………………………………………… 79 第六章 結論 Reference ………………………………………………… 84

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