氮化镓波导膜光栅红外波段的光学调制

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1、摘要随着科学技术的不断发展，光学的研究也不断深入。波导膜光栅在现代光学的每个分支中都具有广泛的应用，新型的光栅已大量用于激光器、集成光路、光通信等方面。本课题对氮化镓波导膜光栅在红外波段的光学特性进行了研究。论文首先概述了光栅的相关内容和发展，亚波长光栅，微加工工艺，微机械加工系统，氮化镓材料的概述，基本特性等方面进行了相关介绍。然后我们用Rsoft软件中的DiffactMOD模块进行仿真计算，尝试用不同的物理参数组合进行仿真，仿真结果与实验测试的数据基本一致。并且通过光栅的角度扫描和厚度扫描，得到光栅的mapping反射图随着入射角度和薄膜厚度的变化对红外波段反射率的

2、影响。本研究对研究氮化镓集成光电子器件有一定的指导意义。关键字：光栅；亚波长光栅；微加工工艺；氮化镓；Rsoft软件；ABSTRACTAlongwiththedevelopmentofscienceandtechnology,theresearchofopticsisdeepening.Thewaveguidegratingiswidelyusedineverybranchofmodernoptics,newtypeofgratinghasbeenusedinlaserdevice,integratedopticalpath,opticalcommunicationan

3、dsoon.ThispaperstudiestheopticalpropertiesofGaNfilmwaveguidegratingininfraredband.Firstly,ithasanoverviewofthegratinganddevelopment.Asubwavelengthgrating,micromachiningtechnology,micromachiningsystem,anoverviewofGaNmaterialandbasiccharacteristicsareintroducedtoo.ThenweusetheDiffactMODmod

4、uleinRsofttosimulatethemodelwithdifferentcombinationsofphysicalparameters,Thesimulationresultsareinagreementwiththeexperimentaldata.Andthroughtheangleofthegratingscanandthicknessscan,wecanknowtheinfluenceofthemappingreflectionofthegratingwiththeincidentangleandfilmthicknessonthereflectiv

5、ityoftheinfraredband.ThisresearchwillguidetheresearchofGanintegratedoptoelectronicdevices.Keyword：Grating;Subwavelengthgrating;Micromachiningprocess;Gan;Rsoftsoftware目录第一章绪论11.1光栅的定义11.2光栅的种类11.3光栅的原理11.4光栅方程及基本特性21.4.1光栅方程21.4.2光栅基本特性31.5亚波长光栅3第二章氮化镓（GaN）52.1氮化镓的历史52.2GaN基材料的基本特性52.2.1物

6、理特性52.2.2化学特性62.2.3电学特性62.2.4光学特性6第三章微加工工艺83.1微加工的概述83.2微加工的种类83.3微机械加工工艺16第四章氮化镓波导膜光栅红外波段仿真调制184.1Rsoft软件简介184.2DiffactMOD算法的操作步骤194.3实验仿真图形及分析26结束语37致谢38参考文献39第一章绪论1.1光栅的定义由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅（grating）。[1]一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一狭缝。精制的光栅，在1cm宽度内刻有几千条乃至上万

7、条刻痕。这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅，还有利用两刻痕间的反射光衍射的光栅，如在镀有金属层的表面上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光，这种光栅成为反射光栅。[2]光栅是结合数码科技与传统印刷的技术，能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。在平面上展示栩栩如生的立体世界，电影般的流畅动画片段，匪夷所思的幻变效果。光栅是一张由条状透镜组成的薄片，当我们从镜头的一边看过去，将看到在薄片另一面上的一条很细的线条上的图像，而这条线的位置则由观察角度来决定。[3]如果我们将这数幅在不同线条上的图像，对应于每个透镜的宽度，分别按顺序分行