基于REC技术的InN-DFB半导体激光器的研究

论文摘要

氮化铟作为第三代半导体材料中的一员,其电光性质都有着非常突出的优点,在制作光电子器件上存在着巨大的优势。而半导体激光器经过几十年的发展,现在正在向低功耗、低成本、高精度、高功率方向发展。本论文将重构等效啁啾技术应用在InN-DFB激光器上。首先通过介绍耦合模理论和传输矩阵法来引出重构等效啁啾技术,并分别对它们进行了理论推导。然后,本文设计了InN基激光器的结构模型,对其进行模式分析,并以此为基础对光栅进行了重构,设计出等效的?/4相移光栅。接着对该激光器进行仿真并与实际文献报道的实验结果进行对比,成功论证了将重构等效啁啾技术应用在InN-DFB激光器上的可行性。再对激光器进行优化,结果表明激光器腔长过大会降低激光器的出射功率并使得烧孔效应更加剧烈,有源层厚度过大过小都会降低激光器的出射功率。此外在光栅结构上提出三种方案,第一种等效?/8相移结构,其仿真结果表明虽然对激光器性能提升不大,但是可以一定程度上降低烧孔效应的影响。而另外两种方案（非对称相移结构和二次曝光技术）能够提升激光器性能,但是烧孔效应造成的问题更加严重。最后针对烧孔效应,提出了等效三相移结构、等效周期调制结构和一种新型光栅结构三种光栅方案,仿真结果发现这三者都可以有效的降低烧孔效应的影响,并且将其中的等效三相移和新型结构相互结合起来发现效果更佳。这为重构等效啁啾技术在InN-DFB激光器上的实际应用提供理论参考。

论文目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 光通信发展史

1.2 光子集成技术

1.3 半导体激光器的简述

1.3.1 半导体激光器的历程

1.3.2 半导体激光器的工作原理

1.3.3 半导体激光器的种类

1.3.4 分布反馈式激光器基本原理

1.4 InN基器件的研究进展

1.5 本论文研究目的和意义

第二章 InN材料性质及仿真理论知识

2.1 InN材料的有关性质简述

2.2 耦合模理论

2.3 传输矩阵法

2.4 重构等效啁啾技术

2.4.1 产生背景

2.4.2 等效啁啾

2.4.3 等效相移

2.4.4 重构等效啁啾技术

2.5 本章小结

第三章基于重构等效啁啾技术的DFB激光器设计

3.1 激光器结构的设计

3.2 设计取样光栅

3.3 激光器的性能分析

3.3.1 光栅的透射谱分析

3.3.2 激光器腔内光场分析

3.3.3 激光器P-I曲线分析

3.3.4 光谱和边模抑制比分析

3.4 本章小结

第四章基于重构等效啁啾技术的DFB激光器性能优化

4.1 激光器腔优化

4.1.1 腔长于激光器性能的关系

4.1.2 激光器性能与有源层厚度的关系

4.2 优化取样光栅结构

4.2.1 等效λ/8相移

4.2.2 非对称相移

4.2.3 二次曝光技术

4.3 优化空间烧孔效应带来的性能问题

4.3.1 等效三相移

4.3.2 等效周期性调制结构

4.3.3 抑制空间烧孔效应的新型激光器

4.4 本章小结

第五章总结与展望

5.1 论文总结

5.2 展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 仲光彬

导师: 胡芳仁

关键词: 半导体激光器,氮化铟,重构等效啁啾技术,传输矩阵法,分布反馈激光器

来源: 南京邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 南京邮电大学

分类号: TN248.4

DOI: 10.27251/d.cnki.gnjdc.2019.001288

总页数: 72

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