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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 朴廷浩
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 고려대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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The most important advantage of using silicon to fabricate optical modulator is possibility of high density integration of electronic and photonic components using the existing complementary metal-oxide-semiconductor(CMOS) processing platform with low price and high fabrication yield. However, silicon has serious disadvantage for using optical device. It’s that silicon has insignificant electro-optic effect due to it’s intrinsic structural properties. To overcome this disadvantage the free-carrier plasma dispersion effect was introduced. Carrier is doped to change refractive index of silicon. Low driving voltage vertical p-n type carrier-depletion silicon phase modulator was designed and implemented in Mach-Zehnder modulator configuration using silicon-on-insulator(SOI) wafer and Coplanar strip(CPS) electrode was designed to transmit the RF signal with 50 Ω matching. COMSOL multiphysics was used to simulate physics properties and dimension of modulator and HFSS was used to simulate RF properties of modulator. The modulation mechanism is based on the free-carrier plasma dispersion effect in vertical p-n junction. Waveguide was designed by considering single mode condition because it will be used for long distance optical communication system. The device is fabricated using SOI wafer which has 200 nm thick silicon layer and 1 μm thick oxide layer. Height is 200 nm, slab thickness is 140 nm, Rib width is 560 nm, modulation length is 2 mm and total Mach zehnder interferometer’s length is 7171 μm. The device operate with an ultra low π-phase-shift voltage-length product VπL=0.57 Vcm. Driving voltage of modulator is only 2 V and the 3 dB bandwidth was measured to be more than 28 GHz.
목차
영 문 요 약 ----------------------------------- I그 림 목 차 ----------------------------------- III표 목 차 ----------------------------------- VI제 1 장 서 론 ---------------------------------- 11.1 실리콘 포토닉스1.2 실리콘 광 변조기의 특성 및 종류제 2 장 수직 공핍구조의 광 변조기 설계 조건 --------- 42.1 p, n 도핑 구조 설정2.1.1 캐리어 플라즈마 분산 효과2.1.2 수직 p-n 공핍구조의 제안2.2 단일모드 동작을 고려한 도파로 설계2.2.1 단일모드 도파 조건2.2.2 광 도파로 설계제 3 장 수직 공핍구조의 광 변조기 최적화 ---------- 143.1 p, n도핑 구조 및 도핑 농도에 따른 굴절률 변화와 공핍영역의 크기 변화3.2 도핑 농도에 따른 흡수 손실 변화 및 수직 공핍구조 광 변조기 의 최적화3.3 마흐젠더 간섭계의 동작 원리3.4 마흐젠더 간섭계의 특성 및 설계3.5 최적화 된 수직 공핍구조 광 변조기의 특성 및 성능3.6 설계 한 광 변조기의 RF 특성 및 설계제 4 장 실 험 --------------------------------- 294.1 광 변조기의 높이를 맞춰주기 위한 습식 식각4.1.1 시편 준비4.1.2 KOH 용액을 이용한 SOI 웨이퍼의 최상층 습식 식각4.2 광 변조기의 제작제 5 장 측정장치 준비 ------------------------- 405.1 전체적인 측정장치5.2 끝단이 좁아지는 형태의 광섬유 제작제 6 장 연구결과 및 고찰 ----------------------- 456.1 실리콘 광 변조기의 RF 특성 분석제 7 장 결 론 -------------------------------- 47참 고 문 헌 ---------------------------------- 49
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