王培勳

在通訊領域中，隨著人們對傳輸速率的要求越來越高，且相較於銅線，光波導有更高的傳輸速率以及更寬的頻寬，並且降低了損耗，所以矽光子學的應用成為了一個不錯的選擇，其運作系統包括用於傳輸的光子電路以及用於計算的電子電路。首先以雷射調製器將電訊號轉換至光訊號，再以光纖以及光波導傳遞光訊號，最後由光接收器將光訊號轉回電訊號。高功率寬頻的光源在光纖通訊都有如光學放大器、拉曼雷射、醫學或光譜學等領域有重要應用。除此之外，近年來利用晶載系統產生光學非線性訊號已被廣泛應用，然而要在光波導上產生非線性特性也需要較高的光功率。 在量測光纖對波導的耦合中，當輸入光的功率達到一定的強度時，會在光纖上產生機械振動(mechanical vibration)，影響量測結果。V型槽(V-Groove)與U型槽(U-groove)皆為很好的解決方案。U-Groove最開始的做法為片外(off-chip)的形式，而隨著U-Groove在積體光路的應用越來越多，逐漸發展為片上(on-chip)的形式。在以往on-chip的製程經驗中，U-groove皆是在製作完波導後製作。本論文嘗試新的製程步驟:事先製作U-groove的製程步驟(Groove-first)。可以在製作U-Groove時同時避免氮化矽應力問題，並且可以避免掉氧化矽的蝕刻同時量產出多片U-Groove試片。在波導方面，避免一些對波導產生影響的步驟，可以突破MA6曝光機的解析度極限，製作出天然的倒錐形波導(inverse taper)。 此論文利用矽基板上蝕刻出U-groove，再以此試片製作出氮化矽波導(silicon nitride-based waveguide)，來達成與單模光纖之被動對準(Passive Alignment)。最後，我們確認雷射可以從光纖耦合進入Groove-first試片之波導，量測到波導模態。並且確認機械振動造成的量測影響在輸入光功率達到800mW的情況下維持在10%以內。