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1、硅基光波导材料的研究第40卷第8期2010年8月激光与红外ISER&INFRAREDVo1.40,No.8August,2010文章编号:1001—5078(2010)08-0811-06硅基光波导材料的研究陈媛媛(北京工商大学计算机与信息工程学院,北京100048)?综述与评论?摘要:光波导是集成光路及其元器件中最基本的构成单元.本文介绍了各种不同类型的光波导材料的特性.硅材料作为目前研究得最透彻的半导体材料,它在光电子领域的应用也是令人关注的.硅基光波导材料种类繁多,主要包括聚合物,外延硅/重掺杂硅,SiO:,SOI和
2、SiGe/Si等.硅基光波导材料是实现硅基光波导器件的基础,本文阐明了它们各自的特点和应用前景.其中聚合物,SiO,和SOI波导是目前研究的热点.关键词:光波导材料;硅基;聚合物;SiO:;SOI中图分类号:TN252文献标识码:AResearchonsilicon—basedopticalwaveguidematerialsCHENYuan-yuan(CollegeofComputerandInformationEngineering,BeijingTechnologyandBusinessUniversity,Beijing1
3、00048,China)Abstract:Theopticalwaveguideisthebasicunittomakeupopticalcircuitanddevices.Theperformancesofdifferentopticalwaveguidematerialsayereviewed.Siliconisthemostcommonandfamiliarsemiconductormaterialatthepres—entresearchwhichhasattractedmanyattentionsinoptoelectr
4、onicdomain.Therearemanykindsofsilicon?basedopti—calwaveguidematerials,includingpolymer,epitaxial/aduheratesilicon,SiO2,SOIandSiGe/Sietc.Theycanrealizesilicon—basedopticalwaveguidedevices.Inthispaper,propertiesandprospectsofapplicationsofdifferentopticalwaveguidemateri
5、alsarereviewed.AmongthematerialspolymerSi02andSOlareresearchhotspotatpresent.Keywords:opticalwaveguidematerials;silicon—base;polymer;SiO2;SOI1引言光波导是集成光路及其元器件中最基本的构成单元,其作用类似电路中的导线,用来实现不同器件之间的光路连接,对光波主要起着限制,传输,耦合的作用.作为目前研究得最透彻的半导体材料,硅材料容易得到,成本低廉且工艺成熟.硅在微电子领域的成功引导人们考虑其在光
6、学上的应用.硅在石英光纤的长波长低损耗窗口(即1.3—1.6m波长范围内)是透明的,这使其在导波光学方面的应用成为可能.因此随着光纤通信的迅猛发展,全硅光集成技术成为该领域中的重要方向.纯粹的硅对光是没有限制作用的,必须在硅上形成对光起限制作用的光波导结构才能制作硅的导波光学器件.硅基光波导主要包括硅基Ⅳ族波导和硅基聚合物波导.其中硅基Ⅳ族波导主要包括外延硅/重掺杂硅波导,SiO:光波导,SiGe/Si合金光波导和SOI光波导等.2几种常见光波导材料的比较用于制作光波导器件的材料主要有Ⅲ一V族化合物材料,铁电氧化物材料和硅基材料,
7、这几种类型的材料各有其优缺点.Ⅲ一V族化合物材料是用来制造光波导器件的一种很好的材料,这类材料的最大优点是可以与有源器件(如激光器,光探测器,光放大器等)实现单片集成,但这类材料也存在着明显的不足.首先,这作者简介:陈媛媛(1979一),女,博士,讲师,主要从事半导体光波导器件的研究.E—mail:chen.yy@163.eom收稿日期:2010-04-23;修订日期:2010-05-25812激光与红外第4o卷类材料的光传输损耗比较大(0.5dB/cm),因而较难用来制作低损耗的光波导器件;另外一个不足是这类材料的价格非常昂贵,
8、增加了器件的成本.铁电氧化物材料(主要是LiNbO,)的最大优点是具有较大的电光系数,比非铁电材料高一个数量级,可获得快的电光响应;这类材料具有宽的光透明范围(从可见到红外),好的热稳定性和化学稳定性.但这类材料制成的光波导器件不能与其他电子器件集
