具備垂直耦光特性之45度高分子聚合物反射面應用於板上光學連接模組

On-Board Optical Interconnect Module with 45 degrees reflector as Vertical Couplers

黃傑揚(HUANG, CHIEH YANG)

指導教授 ： 李明昌

國立清華大學/電機資訊學院/光電工程研究所/碩士(2014年)

摘要

隨著光纖鋪設的普及化，光通訊已逐漸成為資訊傳播的主流，不僅是跨國界的長途訊號傳送，近十年來，光纖到府(FTTH)的概念也逐漸被應用在商用大樓甚至是家用建築。伴隨著半導體科技的進步，在相同的面積下，現有的CPU效能越來越強大，所以每一秒能產生的資訊量也被大大的增加，晶片與晶片的資料傳輸需求使得傳統使用銅纜線的技術已經遇到瓶頸。因此我們不只是想要將光訊號處理應用在大尺度上面，隨著光訊號傳輸與處理技術的成熟，以及小尺度的應用也逐漸被提出，像是光連接器(optical interconnector)，光多工器(WDM)等等。使用光訊號的好處是，與電訊號相比，我們能夠顯著的提高晶片傳輸訊號的數量，然而，傳統的耦光方式，在現有追求小面積的趨勢下並不容易與現行的晶片整合，因為水平方向的光路會增加晶片尺寸，所以整合垂直方向光路的3D光晶片的概念就被提出來。
WDM(波長多波分工)這項技術是為了滿足對光通訊的大量需求被發展出來。市面上，常見的多工器模組，都是利用氣相蝕刻出來的chanel waveguide(通道波導)，在上面沉積二氧化矽，並將分光蕊片安置其中。然而，為了降低製作成本以及簡化製程，如何利用不同設計已達到相同分光效果的元件便成為一件重要的事。
在這篇論文中，我們結合斜向曝光的黃光製程、漸變式錐形耦合器、脊形波導和多模干涉耦合器，實現了板上(On-Board)的光連接器，能夠在光晶片裡面垂直整合光路，並針對780nm 和 850nm波段的光進行分光，並將總能量損耗控制在30dB左右。在我們的設計過程，我們使用BPM以及FDTD進行模擬，找出在fundamental mode 的power loss最小的結構，以及針對入射的offset tolerance 進行探討。

關鍵字

光連結器 ； 多模干涉耦合器 ； 分光器

參考文獻

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