行政院國家科學委員會專題研究計畫 期中進度報告
高效率低損耗高頻寬行波式電制光吸收調變器之研製(1/3)
計畫類別： 個別型計畫 計畫編號： NSC93-2215-E-110-018- 執行期間： 93 年 08 月 01 日至 94 年 07 月 31 日 執行單位： 國立中山大學光電工程研究所 計畫主持人： 邱逸仁 報告類型： 精簡報告 報告附件： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處理方式： 本計畫可公開查詢中 華 民 國 94 年 5 月 23 日
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
□ 成 果 報 告
;期中進度報告
高效率低損耗高頻寬行波式電制光吸收調變器之研製（1/3）
High-speed low-loss traveling-wave undercut-etching electroabsorption
modulator (1/3)
計畫類別：; 個別型計畫 □整合型計畫
計畫編號：
NSC93-2215-E-110-018
執行期間：
93 年 8 月 1 日至 94 年 7 月 31 日
計畫主持人：邱逸仁 中山大學 光電所 助理教授
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：;精簡報告 □完整報告
本成果報告包括以下應繳交之附件：
□赴國外出差或研習心得報告一份
□赴大陸地區出差或研習心得報告一份
□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份
□國際合作研究計畫國外研究報告書一份
處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、
列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢
□涉及專利或其他智慧財產權，;一年□二年後可公開查詢
執行單位：國立中山大學光電工程研究所
中 華 民 國 94 年 5 月 20 日
高效率低損耗高頻寬行波式電制光吸收調變器之研製（1/3）
NSC93-2215-E-110-018
主持人 : 邱逸仁 在此計劃中，第一年的主要工作在於完成元件設計的理論模型及製作出第一代的元 件並量測，以建立出理論與技術之平台，為往後之最佳化與建立新方向作基礎。工作重 點由以下六點說明之： 1. 完成設計模型： 在模型設計方面可分為兩項說明，（1）量子井材料設計（2）高頻電路之設計。在 量子井設計方面，主要是利用四元材料 In1-xGaxAsyP1-y來調整 well 與 barrier 的能階來 符 合 光 之 操 作 波 長 及 光 的 極 化 不 敏 感 性 ， 又 利 用 應 力 補 償 的 方 法 （strain-compensation），使整個量子井結構變厚以達高效率之調變。如圖一所示為 電致光吸收之調變特性的理論模擬，如圖不僅光調變特性可達 20dB/volt 而且又具 備極化不敏感之特性。 -35 -30 -25 -20 -15 -10 0.00 0.44 0.88 1.32 1.76 2.21
Reverse Bias (volt)
A bs orption (dB ) TE-Polarization TM-Polarization 圖一. 理論模擬出電致光吸收與電壓之關係 在高頻電路設計方面，以微波傳輸線理論，來計算微波之傳導，以求出分散式電光 調變，進而求出最後輸出之光功率，利用此法可得出元件的高速特性（頻率響應）， 如圖二所示，此即為元件的高頻電光轉換效應。 -12 -9 -6 -3 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Frequency (GHz) Norm alized EO Response (dB) 圖二. 理論模擬出元件的高頻電光轉換效應
2. 完成電子束蒸鍍機之組裝，及蒸鍍技術： 感謝國科會與中山大學重點儀器之支援，已添購一套電子束蒸鍍機，使本計劃在往 後兩年在製作歐姆接觸與高頻電極可更順利。系統組裝完成照片如圖三所示，圖四 為利用此系統所蒸鍍出高頻電極之結果，所以此蒸鍍技術也已建立完成。 圖三. 電子束蒸鍍機之組裝完成照片 圖四. 高頻電極蒸鍍結果照片 圖五. 第一代元件完成之剖面圖
3. 完成元件光罩之設計： 由設計模型決定元件結構與製程步驟，進而完成光罩之設計。 4. 完成元件製程技術： 經由上述之光罩設計，利用中山大學光電卓越計劃之基礎建設，本計劃已完成第一 代之元件，其剖面圖如圖五所示，圖為利用濕蝕刻方式完成元件之波導結構。 5. 完成直流、高頻特性之量測平台與量測計術： 感謝中山大學光電卓越計劃之光纖高頻量測基礎之支援，本計劃已初步對所製作出 元件作直流、高頻特性之量測，如圖六（一）為光傳輸與電壓之關係量測；圖六（二） 為高頻電光傳輸之量測。 0 1 2 3 4 5 -70 -60 -50 -40 -30 -20 Outp ut powe r (dBm) Bias (volts) 10 20 30 40 -51 -48 -45 -42 -39 -36 -33 -30 -27 -24 Transm issi on (dBm ) Frequency (GHz) 300um ˊ （一） （二） 圖六. （一）光傳輸與電壓之關係量測結果；（二）高頻電光傳輸之量測結果。 6. 成果發表學術論文與參加學術會議： 本計劃提出新穎之光波導應用於高頻電光調變上，其成果由下表列之；
A. OPT2004 受邀演講, 邱逸仁：” Traveling-Wave Electroabsorption Modulator Based on Wet Etching ”。
B. OPT2004 接受論文, F. J. Lin, D. R. Lee, Y. J. Chiu and John E. Bowers：” Fabrication of InGaAsP/InGaAsP Electroabsorption Modulator by Wet Etching ”。 C. CLEO-PR2005 接受論文, F. J. Lin, T. H. Wu, Y. J. Chiu：”Microwave Performance
of Undercut Active Region for Traveling Wave Electroabsprption Modulator ”。 D. IEEE Photonic Technology Letters：” Enhanced Performance in Traveling-Wave
Electroabsprption Modulators Based on Undercut-Etching the Active-Region ”。 Status : Revised
