光通信系统中新型光电探测器及其阵列的研究
发布时间：2023-02-18 15:20
随着现代社会信息化进程不断加速,网络通信量呈“爆炸式”提高,人们对海量数据的长距离传输和宽带移动接入的需求日益凸显,于是高速、超高速光纤通信技术及宽带光载无线技术作为解决这些问题的主要方法得到了极大的关注。在超高速长距离光纤传输系统中,采用不同调制格式的相干接收成为主要的接收方式,而本振激光器及光前置放大器在相干接收系统中的应用使得接收机中的光电探测器需同时具备高速响应、高饱和和高线性度的特性。在宽带无线光网络的光载无线(Radio over Fiber,RoF)系统中,高频、高动态范围的毫米波调制光信号也需要更高响应速率、更大动态范围、更好线性度的光电探测器加以支撑。本论文以提高光电探测器的高速、大功率性能为目标,围绕高速、大功率、低功耗光电探测器及阵列的外延层结构、电极结构及与功能器件的混合集成等方面展开研究。本论文主要的创新点和研究成果如下:1.提出了具有InAlAs/InGaAs p型异质结构构的单行载流子光电探测器结构。与InP材料相比,InAlAs材料较高的导带及价带能量能够更加有效地在大功率下阻挡光生电子向电子阻挡层的扩散,同时减小光生空穴向p接触层渡越时的势垒高度,因此...
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 论文的研究背景及意义
1.2 论文的结构安排
参考文献
第二章 光纤通信系统中的高速、大功率、低功耗光电探测器及阵列
2.1 应用于光纤通信系统中的光电探测器
2.1.1 垂直耦合p-i-n光电探测器
2.1.2 几种基于简单垂直耦合p-i-n外延结构改进的光电探测器
2.1.3 单行载流子光电探测器
2.2 零偏压、低功耗光电探测器及其研究进展
2.3 高速、大功率光电探测器阵列及其研究进展
2.4 光电探测器的性能参数
2.5 台面结构光电探测器的基本制备工艺
2.5.1 Ⅲ-Ⅴ半导体器件的外延生长
2.5.2 台面结构光电探测器的制备工艺
2.5.3 台面结构光电探测器的后工艺制备流程
2.6 本章小结
参考文献
第三章 新型零偏压单行载流子光电探测器的设计与研究
3.1 具有INALAS/INGAAS P型异质结构的单行载流子光电探测器设计
3.2 新型零偏压单行载流子光电探测器的仿真结果与分析
3.2.1 频率响应仿真
3.2.2 响应度仿真
3.2.3 直流饱和特性仿真
3.3 本章小结
参考文献
第四章 新型对称连接光电探测器阵列的提出与实现
4.1 行波P-I-N光电探测器阵列
4.1.1 双管芯行波光电探测器阵列的结构设计
4.1.2 双管芯行波光电探测器阵列的制备与测试
4.1.3 双管芯行波光电探测器阵列性能测试结果
4.2 对称连接P-I-N光电探测器阵列的提出
4.2.1 双管芯对称连接光电探测器阵列的结构设计
4.2.2 双管芯对称连接光电探测器阵列的制备与测试
4.2.3 对称连接光电探测器阵列性能测试结果
4.3 行波光电探测器阵列与对称连接光电探测器阵列的性能对比
4.4 本章小结
参考文献
第五章 对称连接光电探测器阵列的优化
5.1 光电探测器管芯外延结构的优化
5.2 双管芯对称连接光电探测器阵列电极结构的优化
5.2.1 光电探测器阵列电极的传输线理论
5.2.2 优化光电探测器电极结构的仿真方法
5.2.3 双管芯对称连接光电探测器阵列电极结构的仿真优化
5.2.4 最优化电极结构的制备及测试
5.3 优化双管芯对称连接单行载流子光电探测器阵列的制备及测试
5.4 多管芯中心对称光电探测器阵列的设计
5.5 本章小结
参考文献
第六章 与亚波长光栅功分器混合集成的双管芯对称连接光电探测器阵列的提出与实现
6.1 与亚波长光栅功分器混合集成的光电探测器阵列的设计
6.2 二维亚波长光栅功分器简介
6.2.1 二维高折射率差亚波长光栅的波前相位控制原理
6.2.2 二维亚波长光栅功分器的设计
6.2.3 二维亚波长光栅功分器的仿真结果
6.2.4 亚波长光栅功分器的分束效果测试
6.3 与混合集成器件相关的制备工艺
6.3.1 SOI基亚波长光栅功分器的制备
6.3.2 用于混合集成的工艺
6.4 混合集成P-I-N光电探测器阵列
6.5 混合集成单行载流子光电探测器阵列
6.6 本章小结
参考文献
第七章 基于GPIB总线及PYTHON的光电子器件性能参数自动测试程序的设计与实现
7.1 GPIB及PYTHON简介
7.2 测试系统、测试环境的搭建及测试程序的开发
7.2.1 光电子器件性能测试系统简介
7.2.2 计算机端测试环境的配置
7.2.3 测试程序的结构
7.2.4 基于脚本运行环境的测试程序
7.2.5 具备图形化用户界面的测试程序
7.3 测试程序的扩展及展望
7.4 本章小结
参考文献
第八章 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文和申请的专利
学术论文
申请专利
本文编号：3745217
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 论文的研究背景及意义
1.2 论文的结构安排
参考文献
第二章 光纤通信系统中的高速、大功率、低功耗光电探测器及阵列
2.1 应用于光纤通信系统中的光电探测器
2.1.1 垂直耦合p-i-n光电探测器
2.1.2 几种基于简单垂直耦合p-i-n外延结构改进的光电探测器
2.1.3 单行载流子光电探测器
2.2 零偏压、低功耗光电探测器及其研究进展
2.3 高速、大功率光电探测器阵列及其研究进展
2.4 光电探测器的性能参数
2.5 台面结构光电探测器的基本制备工艺
2.5.1 Ⅲ-Ⅴ半导体器件的外延生长
2.5.2 台面结构光电探测器的制备工艺
2.5.3 台面结构光电探测器的后工艺制备流程
2.6 本章小结
参考文献
第三章 新型零偏压单行载流子光电探测器的设计与研究
3.1 具有INALAS/INGAAS P型异质结构的单行载流子光电探测器设计
3.2 新型零偏压单行载流子光电探测器的仿真结果与分析
3.2.1 频率响应仿真
3.2.2 响应度仿真
3.2.3 直流饱和特性仿真
3.3 本章小结
参考文献
第四章 新型对称连接光电探测器阵列的提出与实现
4.1 行波P-I-N光电探测器阵列
4.1.1 双管芯行波光电探测器阵列的结构设计
4.1.2 双管芯行波光电探测器阵列的制备与测试
4.1.3 双管芯行波光电探测器阵列性能测试结果
4.2 对称连接P-I-N光电探测器阵列的提出
4.2.1 双管芯对称连接光电探测器阵列的结构设计
4.2.2 双管芯对称连接光电探测器阵列的制备与测试
4.2.3 对称连接光电探测器阵列性能测试结果
4.3 行波光电探测器阵列与对称连接光电探测器阵列的性能对比
4.4 本章小结
参考文献
第五章 对称连接光电探测器阵列的优化
5.1 光电探测器管芯外延结构的优化
5.2 双管芯对称连接光电探测器阵列电极结构的优化
5.2.1 光电探测器阵列电极的传输线理论
5.2.2 优化光电探测器电极结构的仿真方法
5.2.3 双管芯对称连接光电探测器阵列电极结构的仿真优化
5.2.4 最优化电极结构的制备及测试
5.3 优化双管芯对称连接单行载流子光电探测器阵列的制备及测试
5.4 多管芯中心对称光电探测器阵列的设计
5.5 本章小结
参考文献
第六章 与亚波长光栅功分器混合集成的双管芯对称连接光电探测器阵列的提出与实现
6.1 与亚波长光栅功分器混合集成的光电探测器阵列的设计
6.2 二维亚波长光栅功分器简介
6.2.1 二维高折射率差亚波长光栅的波前相位控制原理
6.2.2 二维亚波长光栅功分器的设计
6.2.3 二维亚波长光栅功分器的仿真结果
6.2.4 亚波长光栅功分器的分束效果测试
6.3 与混合集成器件相关的制备工艺
6.3.1 SOI基亚波长光栅功分器的制备
6.3.2 用于混合集成的工艺
6.4 混合集成P-I-N光电探测器阵列
6.5 混合集成单行载流子光电探测器阵列
6.6 本章小结
参考文献
第七章 基于GPIB总线及PYTHON的光电子器件性能参数自动测试程序的设计与实现
7.1 GPIB及PYTHON简介
7.2 测试系统、测试环境的搭建及测试程序的开发
7.2.1 光电子器件性能测试系统简介
7.2.2 计算机端测试环境的配置
7.2.3 测试程序的结构
7.2.4 基于脚本运行环境的测试程序
7.2.5 具备图形化用户界面的测试程序
7.3 测试程序的扩展及展望
7.4 本章小结
参考文献
第八章 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文和申请的专利
学术论文
申请专利
本文编号：3745217
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3745217.html
