阵列激光器的混合集成封装及新型激光器设计

发布时间：2017-04-02 10:22

  本文关键词：阵列激光器的混合集成封装及新型激光器设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着移动通信宽带接入、固定宽带接入等通信业务的不断普及,人们对数据流量及网络接入速度和容量的要求越来越高。密集波分复用技术(Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM)是目前提出的有效提高带宽及其利用率、实现高速传输的可行方案之一。半导体激光器在通信系统中往往被用作核心光源,而在密集波分服用系统中,我们往往使用一种波长灵活的激光器作为光源。常见的波长灵活的激光器有阵列激光器,因此如何得到一种成本低、性能优的阵列激光器是非常重要的课题,这也是本文第一部分工作的重点。此外,研究新型激光器光源,实现特殊功能也将为发掘半导体激光器的更多应用奠定基础。本文第二部分的工作重点介绍了一种新型激光器结构,并对其进行了基本的模拟分析和优化,该激光器实现的0阶和1阶模式分离输出的功能可应用于模分复用系统的研究。本论文的绪论部分对半导体激光器的原理和分类、阵列激光器的混合集成封装、微波封装难点、重构等效啁啾(Reconstruction Equivalent Chirp, REC)技术原理以及光子集成(Photonic Integrated Circuits, PIC)技术均进行了基本的介绍。其中重点强调了REC技术的巨大优势：成本低、容易制作、精度高、波长准、兼容于传统光刻技术。可以说REC技术是比较理想的芯片制作技术,为光子集成技术的发展提供了极大的便捷。本论文的研究工作主要为两个部分。第一部分研究了基于REC技术的16通道阵列激光器的封装工艺和模块性能,包括16通道可调谐激光器模块的封装结构设计、模块组装工艺以及性能测试。最终,实现了首个16×2.5Gb/s阵列激光器模块,其波长间隔和均匀性、边模抑制比、调制速率等参数均达到DWDM系统的要求。第二部分设计并模拟了基于插分复用(Add Drop Multiplexing, ADM)结构的0阶和1阶模式双输出激光器的性能,包括基本光栅结构和参数设计、性能模拟分析以及结构优化,最终证明该结构的激光器能够达到预期性能要求。
【关键词】：密集波分复用 阵列激光器 混合集成封装 插分复用
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-30
• 1.1 半导体激光器简介11-17
• 1.1.1 半导体激光器材料及应用11-13
• 1.1.2 半导体激光器工作原理13-14
• 1.1.3 半导体激光器分类14-17
• 1.2 阵列激光器及其封装17-20
• 1.2.1 多波长激光器17-18
• 1.2.2 微波设计和封装方法18-20
• 1.3 等效重构啁啾技术20-23
• 1.3.1 REC技术的发展及应用20-22
• 1.3.2 REC技术的基本原理22-23
• 1.4 光子集成技术简介23-25
• 1.5 本文研究内容和目的25-26
• 参考文献26-30
• 第二章 阵列激光器的混合集成封装30-46
• 2.1 阵列激光器芯片30
• 2.2 阵列激光器封装设计30-33
• 2.2.1 蝶型封装30-31
• 2.2.2 PLC耦合31-32
• 2.2.3 封装方案32-33
• 2.3 阵列模块封装过程33-38
• 2.3.1 芯片测试34
• 2.3.2 贴片+芯片打线34-35
• 2.3.3 芯片组装35
• 2.3.4 TEC组装35-36
• 2.3.5 管壳组装+管壳打线36
• 2.3.6 耦合+固定合路器36-37
• 2.3.7 再测试、封尾管、封盖、加套管、做光纤头37-38
• 2.4 阵列模块性能分析38-42
• 2.4.1 出光功率和耦合效率38-39
• 2.4.2 光谱图及波长分析39-41
• 2.4.3 眼图分析41-42
• 2.4.4 模块优缺点总析42
• 2.5 本章小结42-44
• 参考文献44-46
• 第三章 基于插分复用结构的激光器性能模拟46-73
• 3.1 单波导光栅计算理论基础46-58
• 3.1.1 耦合模理论46-49
• 3.1.2 均匀光栅49
• 3.1.3 非均匀光栅(传输矩阵法)49-50
• 3.1.4 传输矩阵归纳50-57
• 3.1.5 耦合系数计算57-58
• 3.2 基于插分复用结构的激光器性能模拟58-70
• 3.2.1 光插分复用器58-60
• 3.2.2 基于插分复用结构的模式分离双输出激光器60-70
• 3.3 本章小结70-72
• 参考文献72-73
• 第四章 总结与展望73-75
• 4.1 总结73
• 4.2 展望73-75
• 攻读硕士期间学术成果75-76
• 致谢76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 LU LinLin;HUANG Long;SHI YueChun;GUO RenJia;LIU Rui;LI LianYan;LI SiMin;CHEN XiangFei;;Experimental demonstration of λ/8 DFB semiconductor laser array for 1.3 μm CWDM system[J];Science China(Technological Sciences);2014年09期

2 刘文;王磊;周宁;张义文;邱飞;徐志谋;王定理;李林松;曹明德;;采用纳米压印技术制作DWDM激光器的研究[J];中国通信;2010年03期

3 罗毅,王健,蔡鹏飞,孙长征;光纤通信用半导体激光器[J];中兴通讯技术;2002年04期

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本文编号：282339