基于取样莫尔光栅的两段式半导体激光器研究

发布时间：2022-12-18 10:08

　　随着光通信的不断发展,更大规模、更快速度、更高容量的信息传输系统,正潜移默化地改变大众的生活。传统的分立的光子器件存在体积大、功耗高等缺点,不再适应光通信网络的需求。因此出现了能同时集成多种光子器件,且体积小的光子集成（Photonic Integrated Circuits,PIC）芯片。DFB半导体激光器单模特性好,是光通信系统和PIC芯片中常用的光源。目前PIC芯片多在硅基平台上制备,但光在硅波导中散射损耗较大,因此研究者考虑提高DFB半导体激光器的出光功率来补偿波导损耗。此外,DFB半导体激光器也是光谱吸收型气体检测系统常用的光源。由于气体吸收光谱很窄,因此对波长准确性的要求很高。例如在甲烷气体检测中,泛频带2ν₃的宽度小于3.0 nm。所以在追求提高激光器出光功率的同时,还应保证激射波长的准确性。重构等效啁啾（Reconstruction Equivalent Chirp,REC）技术提出,采用取样光栅结构来代替真实结构,可以将激射波长的控制精度提高两个数量级。本文致力于提高激光器的出光功率和波长准确性,首先通过耦合模方程和修正的传输矩阵法,分析得到在波... 

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 DFB半导体激光器的简介
        1.2.1 DFB半导体激光器的外延材料
        1.2.2 DFB半导体激光器的原理和制备技术
        1.2.3 两段式DFB半导体激光器
    1.3 DFB半导体激光器的应用
        1.3.1 DFB半导体激光器在光通信系统中的应用
        1.3.2 DFB半导体激光器在气体检测中的应用
    1.4 波导布拉格光栅
        1.4.1 波导光栅的分类与结构
        1.4.2 波导光栅的应用和发展
    1.5 本文的研究目的和主要内容
    参考文献
第二章 波导布拉格光栅的仿真算法
    2.1 引言
    2.2 耦合模理论
    2.3 频域传输矩阵法
    2.4 时域传输矩阵法
    2.5 本章小结
    参考文献
第三章 取样莫尔光栅(SMG)的设计与应用
    3.1 引言
    3.2 SMG的基本原理
        3.2.1 SMG的结构
        3.2.2 SMG的理论分析
    3.3 SMG的光谱仿真分析
    3.4 SMG-DFB半导体激光器的制作与实验测试
        3.4.1 SMG-DFB激光器的设计与制作
        3.4.2 SMG-DFB半导体激光器的测试
    3.5 本章小结
    参考文献
第四章 基于SMG-GR的两段式DFB半导体激光器设计
    4.1 引言
    4.2 SMG-GR-DFB半导体激光器的结构及理论分析
        4.2.1 SMG-GR-DFB半导体激光器的结构
        4.2.2 SMG-GR的理论分析
    4.3 SMG-GR的设计和光谱仿真
    4.4 SMG-GR-DFB和 SMG-DFB半导体激光器的对比分析
        4.4.1 归一化光场分布的对比
        4.4.2 SMG-GR结构的ΔαL和 P-I曲线计算
        4.4.3 SMG-GR和镀AR/HR膜 SMG的对比
    4.5 SMG-GR-DFB和 π-EPS-GR-DFB半导体激光器的对比分析
        4.5.1 π-EPS-GR的设计与光谱仿真
        4.5.2 SMG-GR和 π-EPS-GR的对比
    4.6 时域分析和激光器阵列的仿真设计
        4.6.1 时域瞬时功率的计算
        4.6.2 SMG-GR-DFB半导体激光器阵列的设计
    4.7 本章小结
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 展望
硕士期间发表成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3721862