第二節 非同尋常的器件(2 / 2)

第五種辦法是定向耦合法。這種方法,可以將一薄膜波導中的光耦合到另一薄膜波導中去。當兩個薄膜波導極為接近時,譬如說,兩個波導靠近,其間距離小到可以與光的波長相比時,經過一段平行的耦合,光能就會從一個波導跑到另一個波導中去。因此,隻要保證有一定的耦合長度,一個波導中傳輸的光能量可以全部耦合到另一個波導中去。兩光波導間產生耦合的原因在於,光在波導內傳播時,在波導外表附近存在一穿透場。在一般情況下,它以指數形式迅速衰減,對外不存在能量輻射不,漓合。但是,如果在它的鄰近有另一個波導存在,接受這個穿透場,則將會發生能量耦合。

4.薄膜調製器

薄膜調製器是利用外擴散技術,在铌酸鋰上產生高折射的導引層,使由耦合器進入的很細的光束被限製在晶體薄膜中傳播。薄膜表麵上鍍有條形電極,用來產生電光調製所需要的電場。光束經過這個電場時,由於晶體的電光效應,光束就受到調製。這種調製器,隻要給它以每兆赫零點幾毫瓦的功率,就可以得到千兆赫以上的調製頻率。

5.薄膜光開關

光開關是用以將光接通或斷開的,也可以看作是調製器的一種特例。在光纖通訊中,將一路光轉向另一路中去,就需要一種分路光開關。采用類似的工藝方法,可以做出幾路至幾十路的分路開關。此外,采用聲光、磁光原理,也可以製成集成光調製器和光開關。

集成光路對材料的要求是很高的。首先,材料要有好的導光性能,在工作的波段上透過率好,散射損失小;其次,材料要適合於采用薄膜技術或半導體技術加工工藝製作,有利於光路的集成;再有,材料的彈性要小,化學性能穩定;此外,製作有源集成器件的材料具有大的非線性係數和高的增益等全部或部分的功能。目前,製作集成光路所使用的材料有有機材料、無機玻璃、介質晶體、半導體等。各種材料在製作集成光路時,依特性和要求的不同而采取多種不同的方法。製作集成光路時,除要選用合適優質的材料外,對於工藝過程,特別是對於精度和光潔度也有嚴格的要求。

集成光學器件的加工工藝,基本上是采用大規模集成電路和超大規模集成電路的加工工藝。但是,由於集成光學器件都是亞微米量級的精度,因此其遠超過了集成電路的加工技術水平。集成光學器件采用的是超精細加工技術,包括電子束曝光技術、二射線曝光技術、全息曝光技術、離子腐蝕技術等。目前,集成光路的分立器件如激光器、耦合器、調製器、探測器等已趨成熟,而整體的集成光路尚處於雛型階段。

為了解決集成光路的製造工藝,國外對有關薄膜生長技術的研究正在加緊進行,並已取得了重大進展。這裏作一簡單介紹。

1.兩步生長

這種工藝過程有兩個晶體生長階段。它采用掩模進行光刻,波導結構的任何需要的晶格都可以生長。采用這種方法,集成了一種化學浸蝕台激光器和無源波導,還可以進一步形成激光器與無源波導間的尖劈耦合。

2.控製熔融成型

這種方法是以一個外延工藝過程,來生長劈尖耦合器、劈尖耦合激光器等。

3.掩模生長

采用這種方法,可以生長具有足夠好的光學特性的激光器“鏡麵”,以達到良好的激光的激發。

9.刻蝕

這種方法可以刻蝕襯底和非平麵層,例如製造光柵耦合激光器。可采用刻蝕襯底的技術,製造二維波導;用刻蝕加工充填技術,製成肋條波導。

5.分子束外延

分子束外延是一種生長技術,研究成果表明它是很有希望的,已製成了單橫向模帶狀激光器。

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