硅基空氣縫隙結構DBR激光器研究.pdf

1、隨著信息技術的快速發(fā)展,電子元件已經(jīng)不能滿足人們對于數(shù)據(jù)處理能力的需求,因此以光互聯(lián)系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的電互聯(lián)系統(tǒng)是近年來主要的研究方向。作為光互聯(lián)系統(tǒng)中的重要組成部分,硅基激光器的設計和工藝制造在近年來成為了硅基光子學中主要的研究方向之一。硅是間接帶隙材料,需要聲子的輔助才能實現(xiàn)自由電子和空穴的輻射復合,因此與Ⅲ-Ⅴ族等直接帶隙材料相比發(fā)光效率要低很多。但是由于硅基材料的低損耗、高折射率差以及十分成熟的CMOS工藝技術,使得研究人員還是不遺

2、余力的堅持在硅基材料上通過與其他發(fā)光材料的集成,制作出低成本、高性能的硅基混合集成激光器。在硅基激光器的設計過程中,針對激光器時域響應的數(shù)值仿真算法是一種十分有效的工具,可大大減小設計周期并降低設計成本。然而,硅基半導體激光器一般擁有復雜的三維結構,因而很難對其進行整體的數(shù)值仿真。
　　本文基于行波模型(TWM)和數(shù)字濾波器（Digital Filter Approach）設計了一種適用于Ⅲ-Ⅴ族材料硅基分布布拉格反射(DBR)激

3、光器的數(shù)值仿真算法,同時基于空氣縫隙結構和絕緣體上硅(SOI)波導光柵設計了一種新型硅基DBR激光器。主要內容和研究成果如下:
　　1.基于行波模型設計了適用于DFB、FP激光器的有源區(qū)數(shù)值仿真算法,考慮了溫度效應的影響,實現(xiàn)了對激光器時域響應的模擬。
　　2.研究了數(shù)字濾波器的原理,利用數(shù)字濾波器模擬硅基激光器的無源區(qū)域,結合行波模型算法實現(xiàn)了對硅基DBR激光器的整體仿真。
　　3.設計了一種基于空氣縫隙結構的新型硅