ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 5
Глава 1. Обзор и сравнительный анализ существующих электрооптических
модуляторов и их интеграции в фотонные схемы ..................................................... 13
1.1. Общая классификация интегральных оптических модуляторов ................. 13
1.2. Анализ наиболее перспективных решений .................................................... 15
1.2.1. Электрооптические модуляторы на основе эффекта дисперсии
свободных носителей заряда ..................................................................................... 15
1.2.1.1. Фотонные модуляторы на основе кремния .......................................... 16
1.2.1.2. Плазмонные модуляторы на основе прозрачных проводящих
оксидов ................................................................................................................... 19
1.2.2. Электрооптические модуляторы на основе эффекта Поккельса
и эффекта Керра ......................................................................................................... 23
1.2.2.1. Синтезированные электрооптические материалы ............................... 23
1.2.2.2. Ниобат лития ........................................................................................... 26
1.2.2.3. Титанат бария .......................................................................................... 27
1.2.2.4. Цирконат-титанат свинца ....................................................................... 29
1.2.3. Электрооптические модуляторы на основе эффектов, возникающих
в квантовых ямах ........................................................................................................ 30
1.3. Практические применения оптических модуляторов в фотонных
интегральных схемах ................................................................................................. 33
1.4. Постановка задачи исследований ................................................................... 37
Глава 2. Математическое моделирование и технологический анализ
интегрального электрооптического модулятора на основе оксида индия-олова ... 42
2.1. Распространение электромагнитной волны в интегральном волноводе .... 43
2.2. Моделирование конструкции электрооптического модулятора на
основе оксида индия-олова ....................................................................................... 46
2.2.1. Моделирование оптической моды пассивных элементов схемы ............. 46
2.2.1.1. Фотонный волновод ................................................................................... 47
3
2.2.1.2. Гибридный волновод ................................................................................. 49
2.2.1.3. Сопряжение моды фотонного и гибридного волноводов ...................... 51
2.2.2. Моделирование электрооптических характеристик активного
элемента ...................................................................................................................... 52
2.2.2.1. Характеристики слоя оксида индия-олова .............................................. 52
2.2.2.2. Распределение заряда в конденсаторе ..................................................... 55
2.2.2.3. СВЧ электроды ........................................................................................... 56
2.3. Разработка и технологический анализ конструкции
электрооптического модулятора на основе оксида индия-олова .......................... 58
2.3.1. Разработка и технологический анализ конструкции
абсорбирующего модулятора ................................................................................ 59
2.3.2. Разработка и технологический анализ конструкции модулятора
Маха-Цендера .......................................................................................................... 60
Глава 3. Разработка и исследование технологии создания
МОП-конденсаторов на основе оксида индия-олова для электрооптических
модуляторов ................................................................................................................... 62
3.1. Исследование и разработка режимов формирования тонких
пленок оксида индия-олова ....................................................................................... 66
3.1.1. Методика эксперимента ................................................................................ 66
3.1.2. Влияние режимов осаждения на характеристики пленок ITO ................. 69
3.1.3. Влияние режимов последующего отжига на характеристики
пленок ITO .................................................................................................................. 73
3.1.4. Описание механизмов кристаллизации оксида индия-олова ................... 75
3.1.5. Воспроизводимость удельного сопротивления .......................................... 77
3.2. Разработка МОП-конденсатора на основе тонких пленок оксида
индия-олова ................................................................................................................. 79
3.2.1. Разработка технологии формирования МОП-конденсатора и
оснастки для измерений ......................................................................................... 79
3.2.2. Исследование сдвига диэлектрических констант ITO в условиях
аккумуляции и истощения заряда ......................................................................... 81
4
Глава 4. Разработка процесса изготовления и измерения характеристик
интегрального оптического модулятора ..................................................................... 85
4.1. Разработка технологии создания кристалла электрооптического
модулятора на основе оксида индия-олова ............................................................. 85
4.1.1. Технологический процесс изготовления электрооптического
модулятора на основе ITO на чипе ........................................................................... 85
4.1.2. Разработка процесса взрывной литографии для формирования
чувствительных элементов из ITO ........................................................................... 89
4.1.3. Разработка технологии формирования диэлектрических
структур Al2O3 ............................................................................................................ 94
4.1.3.1. Разработка технологии осаждения Al2O3 ................................................. 94
4.1.3.2. Разработка технологии травления Al2O3 .................................................. 98
4.1.4. Формирование металлических слоев ........................................................ 101
4.1.5. Покрытие структур оболочкой оксида кремния ...................................... 104
4.1.6. Исследование стабильности параметров структур оксида
индия-олова ............................................................................................................... 105
4.2. Разработка процессов корпусирования и сборки
электрооптического модулятора на чипе .............................................................. 106
4.3. Экспериментальные исследования электрооптического модулятора ...... 107
4.3.1. Разработка измерительной схемы .............................................................. 107
4.3.2. Характеризация электрооптического модулятора ................................... 109
4.3.2.1. Измерение оптических потерь ............................................................. 110
4.3.2.2. Измерение отражений микроволн СВЧ электродов .......................... 112
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ..................................................................................................... 114
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ .............................. 116
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................................... 117
