Abstract
本文主要在探討利用電漿輔助化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，簡稱PECVD)沉積摻磷二氧化矽(P-doped SiO2)薄膜或稱為PSG( Phosphosilicate Glass)在熔融石英(fused silica)玻璃基板上形成光波導，使用熱極化(thermal poling)方式在光波導中產生二次非線性光學係數，再利用準相位匹配(Quasi-Phase Matched，簡稱QPM)原理以UV erase方法形成週期性非線性係數排列，產生二次諧波(Second Harmonic Generation，簡稱SHG)倍頻光。隨著資訊網路時代的來臨，在光通訊領域上常以二氧化矽玻璃(silica glass)作為光纖與平面光路(Planar Lightwave Circuits，簡稱PLC)的基本材料。基本上，二氧化矽玻璃屬中心對稱（centro-symmetry）結構，使得其無二次非線性光學係數，因此光通訊領域中只作為被動元件。論文內容主要包括PECVD製程與工作原理、P-doped SiO2的光學參數特性分析、以P-doped SiO2作為導光核心層(core layer)之平面波導量測結果分析、thermal poled P-doped SiO2 在熔融石英玻璃上UV erase的結果分析、週期性thermal poled P-doped SiO2 QPM元件的製作流程、第一階準相位匹配二次諧波產生之倍頻光實驗。本論文希望發展出以silicon chip為基礎的倍頻元件，並作為平面光路(Planar Lightwave Circuits，簡稱PLC)之其他被動元件應用。第一章：介紹thermal poled silica之研究發展、以及熱極化摻磷玻璃之論文介紹，QPM-SHG原理介紹。第二章：介紹PECVD 的工作原理與操作流程，PECVD P-doped SiO2的製程條件與光學參數特性分析。第三章： P-doped SiO2平面波導製作流程，以及P-doped SiO2平面波導量測分析。第四章：介紹thermal poling實驗流程，不同熱極化實驗條件，例如改變熱極化時間或熱極化溫度之影響分析，UV照射時間對thermal poled P-doped SiO2的二次非線性係數之影響分析。第五章： QPM-SHG週期之計算與分析，QPM-SHG光路架設及實驗結果。第六章：未來Thermal poled P-doped SiO2之未來展望。