可调谐半导体激光器与光子路由芯片的热特性分析与测试

发布时间：2019-09-16 12:03

【摘要】：伴随着半导体可调谐激光器及其相关集成芯片的广泛研究与应用,其热问题一直是人们关注的焦点之一。近年来,半导体可调谐激光器的设计与封装朝尺寸轻薄短小的方向发展,导致器件的发热密度不断上升,从而对芯片设计及封装的散热特性提出了新的要求。合理控制半导体可调谐激光器发热特性,能够影响激光器波长的调谐。利用热调谐原理设计准连续调谐的激光器也可用于传感与测量。本文利用有限元方法,对半导体激光器及其相关集成芯片的热特性进行了建模分析,围绕器件发热特性及相关应用展开研究,主要研究工作如下：设计了一种基于热调谐的环形耦合腔可调谐激光器的准连续调谐简单算法。通过控制电极注入电流和TEC控制温度,能够在1543.5nm-1567.9nm波长范围内实现SMSR大于30dB的准连续调谐。利用COMSOL建立了V型耦合腔可调谐激光器和16×16光子路由器芯片的有限元热模型,分析了TOSA封装的V型耦合腔可调谐激光器稳态及瞬态传热特性,并通过正向偏压法测试了激光器的结温,验证了模型的可靠性。在封装角度从TEC的选取、载体散热结构的优化、载体焊料材料的选取,对16×16光子路由器芯片进行了散热通道的优化设计。在芯片角度,对不同占空比的芯片发热区波长转化阵列单元间的热串扰行为进行了模拟计算与分析。
【图文】：

的方式进行调谐。典型的器件有美国ＵＣＳＢ大学ＬａｒｒｙＣｏｌｄｒｅｎ课题姐提出的取样光栅逡逑ＤＢＲ激光器（Ｓａｍｐｌｅｄ邋Ｇｒａｔｉｎｇ邋ＤＢＲ）［５］，光栅能够方便的集成半导体光放大器（ＳＯＡ）和马赫逡逑曾德调制器（Ｍ２：）如图１．１似；日本ＮＴＴ提出的级联了两个上载下载型环形滤波器的双环可逡逑调谐激光器如图１．１（ｂ）。目前己有的波长可调谐半导体激光器结构和性能各不相同，但逡逑整体的研究方向可Ｗ概括为：更窄的线宽，更大的调谐范围，更快速的波长调谐，连续调逡逑１逡逑

逦ｍ逡逑件如图１．２所示。该《片尺寸为１４．５ｍｍｘ４．２５ｍｍ，信道间隔２００ＧＨｚ，，上面集成了邋２７３个功逡逑能器件，每一路为一个波长转换器，包括波长可调谐激光器、马赫曾德干涉（ＭＺＩ）、光放大逡逑器（ＳＯＡ）、延迟线口ＥＬＡＹＬＩＮ巧、功率监测器（Ｐ巧等等，８路经阵列波导光栅（ＡＷ巧输出。逡逑Ｉ—邋Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ邋Ａｒｒａｙ逦—＾邋｜—邋ＡｒｒａｊｅｉＶ－Ｗ＇ａｖｅｇｕｉｉｌｅ邋Ｇｒａｔｉｎｇ邋Ｒｏｕｔｅｒ邋－一；逡逑？？蒙－

本文编号：2536176