周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的研究
发布时间：2021-05-13 22:12
随着“量子通讯”、“大数据”、“云计算”、“物联网”的快速发展,具有稳定性高、单频特性好、波长调谐范围大、光谱线宽窄等特点的分布反馈（DFB）半导体激光器成为不可或缺的有源器件。DFB半导体激光器是在法布里-珀罗腔（FP）激光器的基础上引入周期性微扰,从而实现对折射率实部（即折射率耦合型DFB激光器）或虚部（即增益耦合型DFB激光器）周期性调制,从而实现纵向模式调控。折射率耦合型DFB激光器存在固有的模式简并问题,需要通过额外引入相移或采用重构等效光栅等方法解决模式简并问题,从而实现单纵模激射,并且需要在腔面蒸镀高质量的增透膜解决自然解理腔面对模式稳定性的影响。增益耦合型DFB激光器是另一种实现单纵模的有效解决方法,其优点是不存在模式简并问题。但是其需要二次外延和纳米尺度的光栅制备等复杂的制备技术,限制了其规模商用化应用。为了解决上述问题,本论文创新地提出了一种采用简单制备技术的增益耦合型DFB激光器。本文主要针对基于周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的结构设计、器件制备及测试分析展开研究,具体的研究内容和成果如下:（1）基于耦合波理论和传输矩阵,建立关于基于周期性电注入的增益耦...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 半导体激光器的研究进展
1.1.1 高功率半导体激光器
1.1.2 高效率半导体激光器
1.1.3 窄线宽半导体激光器
1.2 分布反馈半导体激光器
1.2.1 折射率耦合分布反馈半导体激光器
1.2.2 增益耦合分布反馈半导体激光器
1.3 增益耦合分布反馈半导体激光器的研究进展
1.3.1 国外增益耦合分布反馈半导体激光器的研究进展
1.3.2 国内增益耦合分布反馈半导体激光器的研究进展
1.4 本论文的研究目的与研究内容
第2章 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的原理
2.1 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的基本性质
2.1.1 工作物质
2.1.2 速率方程及功率特征
2.1.3 波动方程及模式特征
2.1.4 线宽特征
2.2 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的理论分析
2.2.1 耦合波理论
2.2.2 传输矩阵法
2.2.3 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的物理模型
2.3 本章小结
第3章 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的制备
3.1 半导体激光器芯片的外延生长技术
3.2 光刻技术
3.3 刻蚀技术
3.3.1 湿法刻蚀技术
3.3.2 干法刻蚀技术
3.4 介质薄膜生长技术
3.5 欧姆电极制备技术
3.6 腔面薄膜生长技术
3.7 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的制备
3.8 本章小结
第4章 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器
4.1 引言
4.2 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器
4.2.1 器件结构与设计
4.2.2 器件的制备过程
4.2.3 测试结果与分析
4.3 改进型周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器
4.3.1 器件结构与制备过程
4.3.2 模拟仿真与分析
4.3.3 测试结果与分析
4.4 本章小结
第5章 纯增益耦合分布反馈半导体激光器
5.1 引言
5.2 器件结构与制备过程
5.3 模拟仿真与分析
5.4 器件测试结果与分析
5.5 本章小结
第6章 两段式增益耦合分布反馈半导体激光器
6.1 引言
6.2 器件结构与制备过程
6.3 器件测试结果与分析
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Application of sampled grating to control the lasing wavelength in complex-coupled DFB laser[J]. 王桓,朱洪亮,贾凌慧,陈向飞,孔端花,王列松,张伟,赵玲娟,王圩. Chinese Physics B. 2009(07)
[2]Design and performance of a complex-coupled DFB laser with sampled grating[J]. 王桓,朱洪亮,贾凌慧,陈向飞,王圩. 半导体学报. 2009(02)
本文编号：3184793
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 半导体激光器的研究进展
1.1.1 高功率半导体激光器
1.1.2 高效率半导体激光器
1.1.3 窄线宽半导体激光器
1.2 分布反馈半导体激光器
1.2.1 折射率耦合分布反馈半导体激光器
1.2.2 增益耦合分布反馈半导体激光器
1.3 增益耦合分布反馈半导体激光器的研究进展
1.3.1 国外增益耦合分布反馈半导体激光器的研究进展
1.3.2 国内增益耦合分布反馈半导体激光器的研究进展
1.4 本论文的研究目的与研究内容
第2章 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的原理
2.1 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的基本性质
2.1.1 工作物质
2.1.2 速率方程及功率特征
2.1.3 波动方程及模式特征
2.1.4 线宽特征
2.2 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的理论分析
2.2.1 耦合波理论
2.2.2 传输矩阵法
2.2.3 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的物理模型
2.3 本章小结
第3章 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的制备
3.1 半导体激光器芯片的外延生长技术
3.2 光刻技术
3.3 刻蚀技术
3.3.1 湿法刻蚀技术
3.3.2 干法刻蚀技术
3.4 介质薄膜生长技术
3.5 欧姆电极制备技术
3.6 腔面薄膜生长技术
3.7 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的制备
3.8 本章小结
第4章 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器
4.1 引言
4.2 周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器
4.2.1 器件结构与设计
4.2.2 器件的制备过程
4.2.3 测试结果与分析
4.3 改进型周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器
4.3.1 器件结构与制备过程
4.3.2 模拟仿真与分析
4.3.3 测试结果与分析
4.4 本章小结
第5章 纯增益耦合分布反馈半导体激光器
5.1 引言
5.2 器件结构与制备过程
5.3 模拟仿真与分析
5.4 器件测试结果与分析
5.5 本章小结
第6章 两段式增益耦合分布反馈半导体激光器
6.1 引言
6.2 器件结构与制备过程
6.3 器件测试结果与分析
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Application of sampled grating to control the lasing wavelength in complex-coupled DFB laser[J]. 王桓,朱洪亮,贾凌慧,陈向飞,孔端花,王列松,张伟,赵玲娟,王圩. Chinese Physics B. 2009(07)
[2]Design and performance of a complex-coupled DFB laser with sampled grating[J]. 王桓,朱洪亮,贾凌慧,陈向飞,王圩. 半导体学报. 2009(02)
本文编号：3184793
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3184793.html
