Design and Fabrication of Optical Waveguides With Embedded Micromirrors

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2004
Department
Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto
Major/Subject
Elektroniikan valmistustekniikka
Mcode
S-113
Degree programme
Language
en
Pages
76
Series
Abstract
Tämä opinnäytetyö tehtiin osana Teknillisen korkeakoulun Elektroniikan valmistustekniikan laboratorion ja Oulun VTT Optoelektroniikan OHIDA -yhteistutkimusprojektia. Opinnäytetyössä tutkittiin optisten siirtolinjojen valmistusta piirilevylle ja sen tuloksena kehitettiin uusi mikropeilin valmistusmenetelmä. Suunnitellun mikropeilirakenteen kytkentähyötysuhdetta tutkittiin sekä kokeellisesti että laskennallisesti. Työn kirjallisuusosassa esitettiin valokanavassa etenevän signaalin kuvaus sädeoptisten sekä kenttäteoreettisten mallien avulla ja keskeiset valokanavan toimintaan ja signaalin heikentymiseen vaikuttavat tekijät. Työssä esitettiin säteenjäljitysmenetelmän käyttö monimuotokanavien mallinnuksessa sekä kuvionsiirtomaskien suunnittelu optisten passiivikomponenttien valmistusta varten. Lisäksi kirjallisuusosassa käsiteltiin yleisimmät polymeeristen valokanavien - ja mikropeilien valmistusmenetelmät sekä optisten komponenttien karakterisointimenetelmät. Kokeellisessa osassa suunniteltiin ja valmistettiin piirilevylle haudattu peilipäätyinen valokanava. Geometrialtaan kaarevan peilikomponentin kytkentähyötysuhdetta mitattiin testirakenteesta, jossa mikropeili valmistettiin päällystämällä valokanavan eteen suunniteltu peilituki ohuella polymeeri/metallikalvolla. Rakennekarakterisoinnissa nähtiin, että tuloksena muodostui poikkileikkausmuodoltaan ympyräsymmetrinen ja pinnankarheudeltaan sileä peilirakenne. Mallinnustulokset osoittivat, että ympyräsymmetrinen muoto toimi valokeilan käännön lisäksi säteen kokoajana. Valmistetuista näytteistä mitattu optinen kytkentähyötysuhde jäi kuitenkin melko matalaksi. Säteenjäljityssimuloinneista nähtiin, että työssä suunniteltu testirakenne ja käytetty mittausjärjestely heikensivät hyötysuhdetta. Suunnittelemalla kanavaydin korkeusmitaltaan matalammaksi tai käyttämällä mittauksessa optisen kuidun sijasta laserlähdettä, peilin kytkentähyötysuhdetta voidaan oleellisesti parantaa. Tulosten perusteella ehdotettiin, että mikropeilin yksiulotteinen säteen ohjaus voitaisiin laajentaa kaksiulotteisesti pallosymmetrisellä komponenttirakenteella. Toisena ehdotuksena esitettiin kaarretun rakenteen käyttöä pystysuuntaisen optisen valokanavan toteutukseen. Työssä esitetyllä valmistusmenetelmällä voidaan saavuttaa kustannustehokas mikropeilien valmistus uudentyyppisissä opto/elektronisissa liitosalustoissa.
Description
Supervisor
Kivilahti, Jorma
Thesis advisor
Immonen, Marika
Keywords
waveguide, valokanava, ray tracing, sateenjäljitys, curved micromirror, mikropeili, lithography, optinen piirilevy, OE-PWB
Other note
Citation