新型谐振腔及其在光探测器上应用的研究

发布时间：2023-09-02 09:53

　　当前,“宽带中国”战略的稳步推进,5G商业化时代的来临,互联网、大数据、云计算等新型应用的井喷式发展,为光纤通信的发展提供了新的机遇。在光通信系统中,光学谐振腔可以应用于激光器、光探测器、光调制器以及光开关、光路由等光通信系统的诸多关键器件中。因此,对光学谐振腔的研究,能够更好地推进光通信技术以及信息光电子与光通信系统器件的发展,具有重要的研究价值和实际应用价值。光学谐振腔种类多种多样,其中Fabry-Perot(FP)谐振腔结构简单、设计制作方便,在信息光电子与光通信系统器件中有着广泛的应用。随着光电子器件逐渐向微型化、集成化发展,高品质因数与小模式体积的光学微腔得到了广泛的研究与应用。本文围绕新型谐振腔及其在光探测器上的应用展开了理论和实验研究工作。本论文主要研究内容和创新如下:1、提出了一种非平行的锥顶型谐振腔,此种谐振腔不仅可以在沿光束传播方向对光束进行限制,还可以在横向上对光束进行限制。通过应用波动光学理论,分析了此种谐振腔的本征模式,得到了谐振腔的谐振波长表达式。2、优化设计了锥顶型谐振腔结构。在小角度锥面镜底角范围内,设计了具有最优结构的锥顶型谐振腔结构。在锥面镜底角为4...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 论文结构安排
    参考文献
第二章 光学谐振腔概述
    2.1 光学谐振腔发展历程
    2.2 光学谐振腔的特征参数
        2.2.1 自由谱域
        2.2.2 品质因子
        2.2.3 模式体积
        2.2.4 谐振波长
    2.3 光学谐振腔模式的数值计算方法
        2.3.1 有限元法(FEM)
        2.3.2 有限时域差分法(FDTD)与边界元法(BEM)
    2.4 光学微腔的分类
        2.4.1 F-P型光学微腔
        2.4.2 光子晶体型(PC)光学微腔
        2.4.3 回音壁式(WGM)光学微腔
    2.5 F-P型光学微腔的研究现状
    2.6 本章小结
    参考文献
第三章 锥顶型光学微腔的理论研究
    3.1 锥顶型光学微腔的结构
    3.2 锥顶型光学微腔的谐振原理
    3.3 锥顶型谐振腔结构特征频率的理论分析
        3.3.1 特征频率求解
        3.3.2 特征频率解析解的可靠性分析
    3.4 性能仿真
        3.4.1 圆锥底角对谐振腔Q值的影响
        3.4.2 场分布
        3.4.3 模式体积
        3.4.4 输出光束
        3.4.5 锥台顶对谐振腔的影响
    3.5 锥顶型光学微腔与柱状微腔的对比分析
    3.6 本章小结
    参考文献
第四章 锥顶型谐振腔在光探测器中应用的研究
    4.1 RCE光探测器概述
    4.2 RCE光探测器量子效率的理论分析与仿真
    4.3 锥顶型谐振腔增强型光探测器的结构
    4.4 锥顶型RCE-PD的仿真与分析
        4.4.1 谐振腔腔长
        4.4.2 吸收层位置
        4.4.3 量子效率谱线
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 锥面镜的制备与测试
    5.1 锥面镜的制备方法
        5.1.1 动态掩模湿法腐蚀法(dynamic mask technology)
        5.1.2 飞秒激光直写技术(femtosecond laser direct-writingtechnology)
        5.1.3 回流或抗熔融法(Reflow or resist-melting method)
    5.2 回流或抗熔融法制备流程
    5.3 台阶仪测试
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
致谢
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本文编号：3844975