This thesis presents studies on III-V semiconductor waveguides with particular emphasis on second-order optical nonlinearity. The nonlinear processes that were investigated in this thesis are the Second Harmonic Generation (SHG) and the Spontaneous Parametric Down-Conversion (SPDC). The optical waveguides are made of InGaP and the waveguide design includes tapered parts for in- and out-coupling of guided light. Simulation of light propagation and modal solutions were done using Lumerical MODE, FDTD, and COMSOL Multiphysics software. The in- and outcoupling for the design of tapered waveguide that utilize the bulk non-linearity is 65 % when the waveguide is 145 nm thick and 2.60 μm wide having PMMA as top cladding. The SHG conversion efficiency for this configuration when the waveguide length is 2 μm long, is found 31 %/W. Three cases of the utilization of the surface non-linearity are proposed too. Preliminary steps toward the fabrication of the waveguide structures are also reported. The particular mesa-isolated substrates are fabricated having a side wall with a negative angle profile that result to a significant undercut. InGaP waveguides were transferred to the target substrates successfully and the process that was used can enable heterogeneous integration of InGaP and SOI platform. / Denna avhandling presenterar studier av III-V-halvledarvågledare med särskild tonvikt på andra ordningens optisk olinjäritet. De olinjära processer som undersöktes i denna avhandling är SHG och SPDC. De optiska vågledarna är gjorda av InGaP och vågledardesignen inkluderar avsmalnande delar för in- och utkoppling av styrt ljus. Simulering av ljusutbredning och modala lösningar gjordes med Lumerical MODE, FDTD och COMSOL Multiphysics mjukvara. In- och utkopplingen för konstruktionen av avsmalnande vågledare som utnyttjar bulkolinjäriteten är 65 % när vågledaren är 145 nm tjock och 2,60 μm bred med PMMA som toppbeklädnad. SHGkonverteringseffektiviteten för denna konfiguration när vågledarlängden är 2 μm lång, är 31 %/W. Tre fall av utnyttjande av ytolinjäriteten föreslås också. Preliminära steg mot tillverkningen av vågledarstrukturerna rapporteras också. De speciella mesa-isolerade substraten är tillverkade med en sidovägg med en negativ vinkelprofil som resulterar i en betydande underskärning. InGaP-vågledare överfördes till målsubstraten framgångsrikt och processen som användes kan möjliggöra heterogen integration av InGaP och SOI-plattformen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-322647 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Charalampous, Andreas |
| Publisher | KTH, Tillämpad fysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2022:324 |
Page generated in 0.0023 seconds