MMI Curve

waveguide

Electrode pad

107

圖99 雙環濾波器之俯視圖

圖100 MMI 耦合器之俯視圖

圖101 S-bend 波導之俯視圖

108

5-2 量測結果

圖 102 為直的脊狀波導分別為 800µm 及 1500µm 長的量測損耗值，插入損耗為 24.3dB，波導總損耗為 13.8dB/cm，以下的彎曲波導均以其作歸一化，以求得彎曲所造 成的損耗，圖 103 為 S-bend 波導在不同彎曲半徑及角度所造成的損耗，可知在相同的 彎曲半徑下，當彎曲的角度愈大時其所造成的損耗愈大，且也隨著彎曲的曲率變大而 損耗愈大如圖 104，圖 105、106 分別為半徑 50、100µm 下在有取 offset 與沒有的情況 下之比較，從結果得知有offset 的情況下損耗是有明顯降低的。

0.0000 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.0010 0.0012 0.0014 0.0016 24.0

24.3 24.6 24.9 25.2 25.5 25.8 26.1 26.4

Toatl Loss[dB]

Length(cm)

圖102 脊狀波導的插入損耗

109

圖103 不同彎曲角度下的損耗

圖104 不同彎曲半徑下的損耗

110

圖105 彎曲半徑為 50 m：Offset 與 No Offset 之損耗比較

圖106 彎曲半徑為 100µm：Offset 與 No Offset 之比較

111

由於上述的彎曲波導均以直的波導做歸一化，作初步計算彎曲所造成損耗，而 實際在彎曲波導的總損耗包括為：

(5-1)

_{[ ] (}

₎

a l l o s s d B

= γ + α

+ (

)

T o t

α + α

其中γ為插入損耗、αscattering[dB/cm]為波導散射損耗係數、αbend [dB/cm]為彎曲 造成的損耗，Ls及Lbend分別為直的和彎曲的波導長度。

利用上述量測的總損耗結果，在相同的彎曲半徑下對不同角度的彎曲長度做圖

，而 fit 出一線性的方程式如(5-1)，便可知α 的大小，所以可以有四種不同 半徑的損耗值，而由其對半徑做圖如圖 107，可知其關係為一指數遞減的函數，而由 最佳fit 的結果為：

scattering +αbend

[ ]

0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030

0

y0=43.1158 A1=838.35179 t1=0.00295

Loss[dB/cm]

α為彎曲波導的總損耗，其散射損耗約為 43.1dB，由於散射的量太大了，使的 真正的因彎曲造成的耗損在誤差雜訊內，所算得的彎曲值是很小的如圖 108，並不是 正確值。

50 100 150 200 250 300

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

Bending Loss[dB]

Radius(

m)

90

180

270

360

圖108 彎曲波導損耗值

第六章 結論

113

對於Ｓ型波導、2×2MMI 耦合器及環型濾波器，已初步完成模擬設計，在單環部 分，分別設計其 FSR 有 33.3GHz、40GHz 及 50GHz，在串聯雙環的部分，FSR 分別有 100GHz 及 200GHz。

在元件的製程上，先利用乾蝕刻技術將波導蝕刻至大約的深度~1.6 m 後，再利 Radius

angle

50µm 50µm (Offset)

100µm 100µm (Offset)

200µm 300µm

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八、 半導體光放大器(SOA)用抗反射層之研發

抗反射膜(anti-reflection coating)在光電元件中亦有廣泛的應用，例如在半導體雷 射的鏡面鍍上抗反射膜，將可使其成為半導體光放大器(semiconductor optical amplifier, SOA)。因此在本篇論文中，我們將利用本實驗室自組之分子束沉積(molecular-beam deposition, MBD) 系統成長 SiO 作為抗反射膜。由於分子束沉積系統為本實驗室新自組 之設備。所以我們從最基本的鍍率量測開始做起，然後量測該系統所沉積出之 SiO 薄 膜的折射率。最後，我們在Fabry-Perot laser 的鏡面上，鍍上 SiO 抗反射膜，並量測其 抗反射的效果。

氧化矽分子束薄膜沉積系統

本文所使用之氧化矽分子束薄膜沉積系統為本實驗室自組之儀器，其外觀如圖 109 所示。該系統裝備有一 dry pump 為初抽幫浦，一 ion pump 為高真空幫浦。最高真 空度可達 5×10^-9 torr。本系統另裝配有一石英震盪測厚儀(XTC thin film thickness and rate monitor)，可隨時監控沉積薄膜的厚度與鍍率。

115

圖 109 氧化矽分子束薄膜沉積系統之架構示意圖

以本分子束沉積(molecular-beam deposition，簡稱 MBD)系統成長之 SiO 具有以下 幾個優點[1]:

1.在高真空的環境下成長，潔淨度高。

2.其密度及組成一致性高。

3.在不通入氧氣的情況下，其矽氧比固定為 1：1，不受成長速率及溫度的影響【

註】。若通入適量的氧氣，則可改變SiOx(x=1~2)中氧的含量。

4.以該方法成長之 SiO，不易受水氣之影響。(moisture stability)

【註】本資料是由Naresh Chand et al.在 1995 年 Journal of Crystal Growth 所發表之 Molecular beam deposition of high quality silicon dielectric films 文獻所得。該實驗室中的 MBD 系統在未通氧的情況下，真空度可達 7×10^－11 torr，且矽氧比與所使用之 SiO 材料 純度有關，故我們並不確定我們所成長出的SiO 薄膜其矽氧比是否為 1：1。

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