垂直腔面發(fā)射激光器熱效應(yīng)與光電特性的研究.pdf

1、本論文的資助來源為：國家“863”高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“量子點(diǎn)光電子器件微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能預(yù)測研究”(批準(zhǔn)號(hào)：2003AA311070)。 垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)作為一種新型光源，相對(duì)傳統(tǒng)的邊發(fā)射激光器具有光束質(zhì)量好、易于制作大規(guī)模集成陣列等很多優(yōu)點(diǎn)。在光纖通信、光互聯(lián)、光集成器件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來對(duì)這種激光器的研究和應(yīng)用有了很大進(jìn)展。 本文建立了一個(gè)對(duì)垂直腔面發(fā)射激光器進(jìn)行特性分析的準(zhǔn)三維理論

2、模型，它將垂直腔面發(fā)射激光器的主要特性(電學(xué)特性、光學(xué)特性和熱場分布特性)直接耦合到一起。在充分研究VCSEL內(nèi)各種物理過程相互作用的基礎(chǔ)上，對(duì)溫度特性、空間燒孔效應(yīng)、橫模競爭特性等進(jìn)行了詳細(xì)研究和分析。本論文的主要內(nèi)容包括： (1)研究了VCSEL的理論基礎(chǔ)，從描述半導(dǎo)體激光器中載流子和光子相互作用的最基本的速率方程出發(fā)，全面考慮了載流子擴(kuò)散、有源區(qū)漏電流、注入電流的不均勻性、以及溫度變化等因素對(duì)VCSEL運(yùn)行機(jī)制的影響，建立

3、起VCSEL的仿真模型，詳細(xì)論述了模型的建立和實(shí)現(xiàn)過程。 (2)對(duì)VCSEL的熱場特性進(jìn)行分析，通過VCSEL中熱傳導(dǎo)方程、電壓和熱源分布的分析，討論VCSEL中注入電流對(duì)溫度的影響和電流、溫度及輸出功率之間的關(guān)系。 (3)建立了VCSEL的準(zhǔn)三維仿真模型，論述了模型建立的依據(jù)，并對(duì)模型的分析過程進(jìn)行簡單描述，通過對(duì)模型的分析，得到電極的形狀、位置以及注入電流的強(qiáng)度對(duì)激光器橫模競爭特性和輸出光功率的影響。而且考慮了光波模