基于氧化锌单晶的DFB半导体激光器的设计与分析
本文选题:氧化锌单晶 + 分布反馈激光器 ; 参考:《南京邮电大学》2015年硕士论文
【摘要】:本文开展了对1550nm光通信波段的氧化锌单晶分布反馈半导体激光器的研究。DFB激光器具备资源丰富、稳定性好、低损耗、窄线宽等优点,已经成为下一代光传输系统的重要光源器件之一。本文首先针对新型DFB激光器谐振腔结构,建立了基于氧化锌单晶的DFB激光器谐振腔二维稳态数学模型,结合耦合波理论及介质平板波导理论计算DFB激光器关键结构参数及单模输出条件,重点探讨了不同光栅占空比、光栅高度、光栅宽度及光栅周期对1550nm激光谐振峰的影响,分析了谐振腔内光栅的不同结构对DFB激光器的谐振特性的影响,以及讨论了不同半导体材料光栅结构对激光器的波长选择相关性。其次本文利用DFB激光器光栅阶数特性,设计仿真了新型二阶光栅激光器谐振腔的输出特性,实现了对传输波长旁瓣的抑制,有利于减小器件的线宽,保证了稳定的单模传输,可应用于目前先进调制方式中。为了进一步实现加工过程中减少对氧化锌单晶的损伤,本文提出了一种利用光刻胶制备氧化锌DFB激光器方案,并且讨论了其谐振特性,在指标相同的情况下,这种新型氧化锌DFB激光器不仅可以实现1550nm波长窄线宽的光谱输出,还具备光刻胶材料微加工技术较成熟使得晶体不易损伤的优点。最后利用Optisystem 7.0软件针对新型DFB激光器应用于非归零码(NRZ)的XFP(光收发模块)传输系统进行模拟仿真。通过仿真结果可得消光比为12dB,眼图清晰张开。
[Abstract]:In this paper, the study of ZnO single crystal distributed feedback semiconductor laser in 1550nm optical communication band has been carried out. DFB laser has the advantages of rich resources, good stability, low loss, narrow linewidth and so on. It has become one of the important light source devices in the next generation optical transmission system. In this paper, a two-dimensional steady-state mathematical model of DFB laser resonator based on zinc oxide single crystal is established for the new structure of DFB laser resonator. Based on coupled wave theory and dielectric plate waveguide theory, the key structure parameters and single mode output conditions of DFB laser are calculated. The effects of different grating duty cycle, grating height, grating width and grating period on the resonance peak of 1550nm laser are discussed. The influence of different structures of grating in resonator on the resonant characteristics of DFB laser is analyzed, and the correlation of wavelength selection between different grating structures of semiconductor materials is discussed. Secondly, the output characteristics of a new second-order grating resonator are designed and simulated by using the order characteristic of DFB laser, which can suppress the sidelobe of the transmission wavelength, reduce the linewidth of the device and guarantee the stable single-mode transmission. It can be used in the current advanced modulation mode. In order to further reduce the damage to ZnO single crystal during the process of processing, a scheme of preparing ZnO DFB laser using photoresist is presented in this paper, and its resonant characteristics are discussed. This new type of ZnO DFB laser can not only realize the spectral output of 1550nm wavelength with narrow linewidth, but also have the advantages of the mature micromachining technology of photoresist material and the difficulty of crystal damage. Finally, the Optisystem 7.0 software is used to simulate the XFP (optical transceiver module) transmission system of the new DFB laser applied to the NRZ non-return-to-zero code. The extinction ratio is 12 dB and the eye diagram is clearly opened.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN248.4
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,本文编号:1969515
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