藍光多模干涉結構馬赫任德電光調變器之研製

Design and Fabrication of Blue-Laser Mach-Zehnder Modulator with Multi-Mode Interference Structures

蔡晏佐(Yan-Tso Tsai)

指導教授 ： 王維新

國立臺灣大學/電機資訊學院/光電工程學研究所/碩士(2008年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2008.00827

摘要

本研究首次在Z切鈮酸鋰基板上以鋅鎳金屬擴散法製作出1×2多模干涉光功率分離器，並且利用此光功率分離器作為分光結構設計馬赫任德電光調變器。此外，並成功製作出利用截角式Y形光波導結構取代原先Y形光波導結構的馬赫任德電光調變器。由實驗結果發現，藍光鋅鎳擴散式波導寬度在1.6μm時為單模態；當鎳與鋅的厚度分別為100Å與500Å時，以830°C的溫度擴散90分鐘之波導具有最佳的光場侷限性。操作在藍光波段下的鋅鎳擴散式1×2多模干涉光功率分離器在多模干涉結構寬度為20μm，長度為600μm下有最好的TM模態傳輸率為75.12%，利用此多模干涉結構分光的馬赫任德電光調變器，在電極長度1公分時，半波電壓為8.9伏特，而訊熄比則約為12.9dB。利用截角式Y形結構分光的馬赫任德電光調變器，在截角距1μm且電極長度1公分時，半波電壓為6.4伏特，而訊熄比為9.8dB。

關鍵字

鈮酸鋰基板 ； 多模干涉光功率分離器 ； 馬赫任德電光調變器 ； 藍光 ； 鋅鎳擴散式波導 ； 半波電壓 ； 訊熄比

並列摘要

In this work, Zn-Ni:LiNbO3 1×2 multimode interference power splitters and two kinds of Mach-Zehnder modulators operating at blue-laser wavelength are demonstrated for the first time. To support the fundamental mode only, the linewidth of the Zn-Ni co-diffused waveguides is found to be 1.6µm, and the optimal optical confinement of the waveguides is obtained by diffusing at 830ºC for 90 min when the thicknesses of nickel and zinc are 100 Å and 500 Å, respectively. The best 1×2 multimode interference power splitter exhibits a transmission of 75.12% as the width and the length of multimode interference region are 20μm and 600µm, respectively. The proposed Mach-Zehnder modulators with multimode interference structures operating at blue-laser wavelength are also demonstrated, and the halfwave voltage and the extinction ratio of the device are found to be 8.9V and 12.9dB, respectively. Moreover, the halfwave voltage and the extinction ratio of the Mach-Zehnder modulators with truncated branch structures are found to be 6.4V and 9.8dB, respectively.

並列關鍵字

Zn-Ni:LiNbO3 ； multimode interference power splitters ； Mach-Zehnder modulator ； blue-laser ； halfwave voltage ； extinction ratio

參考文獻

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