100GHz高速光波导探测器研究
发布时间：2021-04-02 18:09
光电探测器是一种将光信号转换成电信号的光电器件,是光纤通信系统中非常重要的组成部件。光电探测器性能优劣程度对通信系统的好坏起着决定性的作用。伴随科学水平的进步,光电探测器件的性能也不断提升,科学家要求光电探测器既具备大的输出光功率而且还具有高响应速度。而在单行载流子光电探测器,只有电子是有源载流子,结合光波导结构,使其具有高响应速度和高响应度的优点,具有重要的研究意义。本论文的工作主要是设计100GHz高速单行载流子光波导光电探测器,完成了以下工作:1、充分学习单行载流子光电探测器与光波导光电探测器的理论知识,并且学习了相关的数值与器件仿真软件使用方法。2、详细分析光电探测器内部的能带结构、电场强度、电流密度和载流子浓度的分布,并且分析了材料异质结面结构对光电探测器的影响,同时对交流小信号下光电探测器的特性进行了分析。3、设计出一种结合单行载流子结构与光波导结构的单行载流子光波导光电探测器,建立它的二维模型。根据超模理论和数值仿真软件BeamProp对垂直方向耦合波导探测器进行了仿真。仿真得到光功率在光电探测器由于上下波导耦合的作用均匀地被吸收层吸收,使得器件光电流分布均匀。4、通过器...
【文章来源】： 童文强 电子科技大学
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
耦合波导型光电探测器
图 1-5 VDC-WGPD 的结构示意图取0 1 1 2， 0.3， 3 2，代入上面的光功率公式，根据公式可以计算出光功率随耦合长度与吸收长度变化的关系，同样也可以计算出光电流随吸耦合与吸收长度变化的关系，如图 1-6 所示。已知光电流大小后，可以得到光电流密度的平均值，公式如下 cLcJzdzLJ0()1（1-5）对光电流密度进行平方差计算可以得到器件中光电流分布的均匀性。光电流密度平方差的计算方法如下式所示( )JzJdzLJcLc 02()1（1-6）表 1-1 光电流密度平方差随吸收与耦合长度变化值
(a) 图 1-6 光电流和总光功率沿波导纵向的分总光功率沿波导纵向的分布由于上面的结论是取0 1 1 2知零阶超模与一阶超模的传播常数、光场的这些参数是假定的，实际上光波导结构数、光场和权重值就会相应确实，所以光1.3.2 波导层设计在本文中波导结构采用的是余老师具体结构为垂直方向分上下两波导，中间分平板波导，起来防止光的侧漏的作用，况下这部分平板波导厚度为0.5μm。通过的上下型耦合波导的结构参数[14]，如表1
【参考文献】：
期刊论文
[1]崖层对单行载流子光电探测器的影响研究[J]. 陈代尧,余学才,汪平河,刘永. 中国激光. 2014(03)
[2]Rigorous supermode solutions in a strong absorption slab waveguide and application to design of a waveguide photodetector[J]. 余学才,古燕西,陈代尧,张晓刚,刘永. Chinese Optics Letters. 2013(06)
[3]垂直方向耦合光波导探测器超模匹配条件的实现[J]. 古燕西,余学才,肖峻. 激光与红外. 2013(04)
[4]Theoretical analysis and simulation of InP-based uni-traveling-carrier photodetector[J]. XIE Sheng1,LIU LiSa2,KANG WenPing1,SONG RuiLiang1,MAO LuHong1 & ZHANG ShiLin1 1 School of Electronic and Information Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;2 Institute of Physics,Nankai University,Tianjin 300074,China. Chinese Science Bulletin. 2009(20)
[5]载流导体电流密度分布问题的积分方程法[J]. 张敏. 湘潭矿业学院学报. 1994(01)
硕士论文
[1]高压雪崩二极管的研究[D]. 刘修伟.沈阳工业大学 2015
[2]高速大功率单行载流子光波导探测器的设计与研究[D]. 陈代尧.电子科技大学 2014
[3]InP/InGaAs单行载流子光电二极管的研究[D]. 夏力臣.电子科技大学 2005
[4]光调制器中的共面波导电极结构分析[D]. 曾山.电子科技大学 2003
本文编号：3115718
【文章来源】： 童文强 电子科技大学
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
耦合波导型光电探测器
图 1-5 VDC-WGPD 的结构示意图取0 1 1 2， 0.3， 3 2，代入上面的光功率公式，根据公式可以计算出光功率随耦合长度与吸收长度变化的关系，同样也可以计算出光电流随吸耦合与吸收长度变化的关系，如图 1-6 所示。已知光电流大小后，可以得到光电流密度的平均值，公式如下 cLcJzdzLJ0()1（1-5）对光电流密度进行平方差计算可以得到器件中光电流分布的均匀性。光电流密度平方差的计算方法如下式所示( )JzJdzLJcLc 02()1（1-6）表 1-1 光电流密度平方差随吸收与耦合长度变化值
(a) 图 1-6 光电流和总光功率沿波导纵向的分总光功率沿波导纵向的分布由于上面的结论是取0 1 1 2知零阶超模与一阶超模的传播常数、光场的这些参数是假定的，实际上光波导结构数、光场和权重值就会相应确实，所以光1.3.2 波导层设计在本文中波导结构采用的是余老师具体结构为垂直方向分上下两波导，中间分平板波导，起来防止光的侧漏的作用，况下这部分平板波导厚度为0.5μm。通过的上下型耦合波导的结构参数[14]，如表1
【参考文献】：
期刊论文
[1]崖层对单行载流子光电探测器的影响研究[J]. 陈代尧,余学才,汪平河,刘永. 中国激光. 2014(03)
[2]Rigorous supermode solutions in a strong absorption slab waveguide and application to design of a waveguide photodetector[J]. 余学才,古燕西,陈代尧,张晓刚,刘永. Chinese Optics Letters. 2013(06)
[3]垂直方向耦合光波导探测器超模匹配条件的实现[J]. 古燕西,余学才,肖峻. 激光与红外. 2013(04)
[4]Theoretical analysis and simulation of InP-based uni-traveling-carrier photodetector[J]. XIE Sheng1,LIU LiSa2,KANG WenPing1,SONG RuiLiang1,MAO LuHong1 & ZHANG ShiLin1 1 School of Electronic and Information Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;2 Institute of Physics,Nankai University,Tianjin 300074,China. Chinese Science Bulletin. 2009(20)
[5]载流导体电流密度分布问题的积分方程法[J]. 张敏. 湘潭矿业学院学报. 1994(01)
硕士论文
[1]高压雪崩二极管的研究[D]. 刘修伟.沈阳工业大学 2015
[2]高速大功率单行载流子光波导探测器的设计与研究[D]. 陈代尧.电子科技大学 2014
[3]InP/InGaAs单行载流子光电二极管的研究[D]. 夏力臣.电子科技大学 2005
[4]光调制器中的共面波导电极结构分析[D]. 曾山.电子科技大学 2003
本文编号：3115718
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