陳彥宏

本論文利用模擬退火法，計算出鈮酸鋰的非週期性晶疇反轉結構，並套用此結構在鈦擴散波導的電光式定向耦合器上。非週期結構定向耦合器，有別於傳統的週期結構定向耦合器，根據不同的排列情形，可獲得不同的耦合狀況，因而具有更大的自由度。本論文模擬出的非週期性結構，可使定向耦合器獲得更廣泛的工作範圍，根據不同結構，可以增加製程上的容忍度、工作頻寬或電壓調控的容忍度。本論文也實際製作出非週期結構定向耦合器晶片，證實模擬的正確性。 製程上以黃光微影製程及高溫擴散製程做出鈦擴散波導定向耦合器，並以高電場極化反轉製程做出非週期性結構，接著使用電子槍熱蒸鍍機台製作電極，最後進行端面拋光完成晶片。 晶片上有不同耦合區長度的定向耦合器，藉由計算出的非週期性極化反轉結構，使不同參數的各組定向耦合器，可以量測出同樣在30V附近產生crossover state，在50V附近產生straight-through state，平均開關電壓為17.85V。 藉由套用非週期結構，亦可增加定向耦合器的工作頻寬，套用非週期結構的定向耦合器，可容忍工作波長從1493.88nm~1643.05nm，工作頻寬達到149.17nm，相比於週期性結構定向耦合器的頻寬61.53nm為2.42倍。定向耦合器作為一個光通訊元件，頻寬增加後，其傳輸量也能隨之增加，寬頻的特性也成為本研究一大優勢。 未來可將非週期結構定向耦合器套用共平面波導(coplanar waveguide)電極，以行進波的方式對光進行調制，將其做成高速調制的光開關，或是進一步製作成積體光學邏輯閘。藉著本論文非週期結構的自由度，再加入快速調制的電極結構，電控式定向耦合器將獲得更多的應用性，增加元件競爭力。 本研究以題目“Electro-optic aperiodically poled Lithium Niobate directional couplers”，在澳洲CUDOS:2017workshop，獲得Best Student Poster Award。