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紅外硫系玻璃及其光子器件

為了解決光纖種類的問題，作者戴世勛，林常規，沈祥等 這樣論述：

硫系玻璃是一種新型的光子器件基質材料，它具有優良的中遠紅外透過性能、極高的折射率（2.0~3.5）、極高的非線性折射率系數（n2=2~20×10-18m2/W，是石英的100~1000倍）、較小的雙光子吸收系數2超快非線性響應（響應時間小於200fs），且玻璃組分調控、並可采用與硅基半導體(CMOS)制造相兼容的制備工藝（熱蒸發、磁控濺射等）。因此,基於硫系玻璃材料的單元或集成光子功能器件的研究和開發，成為目前國際上光子器件研究和開發的最活躍的前沿領域之一。本書從硫系玻璃結構、形成、光學等基本特性入手，介紹了硫系玻璃、光纖、薄膜的制備技術、全面系統的介紹了近年來基於硫系玻璃材料各類光子器件的最

新研究進展和應用成果。 序言前言第1章硫系玻璃結構1.1玻璃結構基礎1.1.1結構學說1.1.2有序結構尺度1.1.3研究方法1.2玻璃結構理論1.2.1拓撲約束理論1.2.2中間相理論1.3玻璃中程序結構1.3.1均勻成核與結構相似性1.3.2Ge—Sb—S玻璃結構1.3.3GeS2—Ga23玻璃結構參考文獻第2章硫系玻璃體系與組成2.1硫系玻璃體系種類2.2硫系玻璃形成區2.2.1硫基玻璃形成區2.2.2硒基玻璃形成區2.2.3碲基玻璃形成區2.3商業化硫系玻璃組成及性能參考文獻第3章硫系玻璃光學特性3.1線性折射率3.2紅外透過特性3.3光敏特性3.3.1光致暗化與光致

漂白3.3.2光致各向異性3.3.3光致膨脹3.3.4光致摻雜3.4三階非線性光學特性3.4.1三階非線性理論基礎及其測量3.4.2硫系玻璃三階非線性與化學組分的相關性3.4.3硫系玻璃三階非線性與入射光波長的相關性3.4.4硫系玻璃三階非線性與入射光強度的相關性3.4.5硫系玻璃三階非線性與后期處理的相關性參考文獻第4章稀土摻雜硫系玻璃的中紅外光譜特性4.1稀土離子種類及中紅外能級躍遷機理4.1.1稀土元素的電子層構型4.1.2產生中紅外躍遷的稀土離子及能級躍迂4.2稀土離子在硫系玻璃結構中的局域場特性4.2.1多聲子弛豫4.2.2擴展X射線吸收精細結構光譜4.3稀土摻雜的中紅外發光特性1.

31摻Dy3+硫系玻璃中紅外發光4.3.2摻Pr3—硫系玻璃中紅外發光4.3.3摻Tm3+硫系玻璃中紅外發光4.3.4摻Er3+硫系玻璃中紅外發光4.3.5摻Ho3+硫系玻璃中紅外發光4.4存在的問題及展望參考文獻第5章硫系玻璃制備5.1發展歷程5.2玻璃制備5.2.1原料提純5.2.2真空石英安瓿熔制5.2.3提純和熔煉一體化制備5.2.4開放式熔制技術5.2.5高能球磨法5.3精密模壓5.3.1技術特點5.3.2模壓鏡片及其應用效果參考文獻第6章硫系玻璃陶瓷6.1玻璃陶瓷的發明6.2玻璃析晶6.2.1光散射理論6.2.2成核與晶粒生長6.3晶化改性6.3.1熱—機械性能6.3.2二次諧波產

生6.3.3活性離子發光參考文獻第7章硫系玻璃紅外光學系統7.1紅外光學系統用光學材料7.2硫系玻璃紅外光學系統設計7.2.1硫系玻璃材料在紅外光學設計中的優點7.2.2紅外光學系統無熱化設計方法7.3硫系玻璃紅外光學系統的應用7.3.1長焦型長波紅外望遠鏡物鏡7.3.2基於硫系玻璃的模壓非球面鏡片7.3.3用於無人機的紅外共心大視場環境監測鏡頭7.3.4模壓硫系玻璃鏡片在雙波段紅外成像鏡頭中的應用7.3.5模壓硫系玻璃鏡片在變焦紅外光學系統中的應用參考文獻第8章硫系玻璃光纖及光纖光柵制備8.1硫系玻璃光纖制備8.1.1玻璃制備提純8.1.2光纖制備8.2低損耗硫系玻璃光纖8.2.1低損耗光纖

8.2.2商業化硫系玻璃光纖8.3硫系玻璃微結構光纖制備8.3.1堆拉法8.3.2澆鑄法8.3.3鑽孔法8.3.4擠壓法8.3.5卷拉法8.4硫系光纖光柵8.4.1光纖光柵分類8.4.2硫系光纖光柵制備參考文獻第9章硫系光纖紅外激光導能9.1發展歷程9.2紅外激光導能硫系光纖種類和性能9.3CO連續激光導能9.4CO2連續激光導能9.5自由電子激光等脈沖激光導能9.6存在的問題參考文獻第10章硫系光纖紅外傳感10.1研究歷程10.2硫系玻璃光纖紅外傳感工作原理10.3硫系玻璃光纖紅外傳感應用3.1生物檢測10.3.2液體監測10.3.3氣體檢測10.4存在的問題參考文獻……第11章硫系玻璃光纖

的中紅外超連續譜輸出第12章硫系拉曼光纖激光器第13章硫系薄膜及光波導制備技術第14章硫系集成光子器件第15章硫系微納光子器件

光纖種類進入發燒排行的影片

利用標準CMOS製程來開發並製作低損耗氮化矽波導

為了解決光纖種類的問題，作者徐子軒 這樣論述：

矽光子學為基於絕緣層上的矽晶片基板平台來實現高密度光子與電子元件積體整合電路的技術，其優勢為能夠整合半導體製程技術達到低成本的優勢，並結合光通訊的高頻寬、長距離傳輸和高抗電磁干擾特性。目前矽光子主要以矽材料為主，但在晶片上需要因應不同的需求，新型材料的研發對拓展矽光子應用領域極為重要。其中針對波導損耗考量，雖然矽的高折射率對比特性能夠實現小尺寸波導結構，但是對製程精準容忍度比較低。許多研究團隊選擇使用氮化矽作為波導的主要材料；在光學特性上氮化矽波導的折射率對比度略低於矽波導，具備較高的製程容忍度以及較低的光學損耗。此外，氮化矽於可見光和近紅外區域的吸收極低，因此能夠實現可見光以及近紅外光積體

光電元件。本研究論文目標為利用國家實驗研究院台灣半導體研究中心齊全的半導體產線來開發氮化矽波導平台並且製作低損耗氮化矽波導，希望藉由改善製程條件跟波導設計來實現低光學損耗特性。製程方面主要針對薄膜沉積跟蝕刻製程進行優化，我們利用三種氣相沉積薄膜機台來成長氮化矽薄膜，並且實際製作氮化矽波導。蝕刻製程則藉由優化蝕刻參數以及氧化濕蝕刻的方法來降低波導側壁的粗糙度，使其更加平滑。接著透過邊緣耦合和光學頻域反射儀兩種方式進行光學損耗量測，來比較不同薄膜下氮化矽波導的光學損耗。由量測結果顯示低壓化學氣相沉積系統於製作厚度為300奈米的氮化矽波導有較佳的光學損耗約3 dB/cm。進一步，我們也設計不同厚度的

單模波導結構，希望藉由扁平波導的設計來降低光於波導內傳播時，由於波導側壁的粗糙所導致的散射損耗。結果顯示300 跟200 奈米厚度氮化矽波導是相近，而100 奈米厚度波導由於量測插入損耗過大，而難以推算出其傳輸損耗。本論文已經成功利用台灣半導體研究中心設備建立氮化矽波導平台，並能夠成功的製作出傳播損耗為2-3 dB/cm的氮化矽波導，未來將會針對熱退火製程以及扁平波導的設計去進一步的降低其光學損耗。