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垂直耦合腔面发射激光器激射波长与阈值特性研究

作　者: 罗广军
导　师: 罗斌
学　校: 西南交通大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 垂直耦合腔面发射激光器激射波长阈值电流传输矩阵
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)是当前光电子学领域最活跃的研究课题之一。它与传统的端面发射半导体激光器(EEL)相比，具有阈值电流低、输出光束发散角小、易与光纤耦合、易实现单纵模工作、易形成高密度二维阵列等优点，在光纤通信、光信息处理、激光打印、光传感等领域有着广泛的应用前景。垂直耦合腔面发射半导体激光器(CC-VCSEL)继承了VCSEL的诸多优点，同时能够很好的满足光波分复用、THz频率发生器、双波长干涉测量等技术对双波长发光器件的特殊要求，因此也越来越受重视。CC-VCSEL可以实现双波长光输出，且波长间隔可以通过调整中间DBR膜层对数及双腔腔长失调比率来控制。本文第一部分从CC-VCSEL的内部结构出发，建立起关于整个CC-VCSEL的传输矩阵模型，并利用传输矩阵法计算出固定载流子浓度下CC-VCSEL的激射波长；然后分析了中间DBR膜层对数、双腔腔长失调比率及量子阱载流子浓度对输出波长间隔的影响。计算结果表明在双腔腔长相同的情况下，以940nm为中心的波长间隔范围可达到0.6nm～58nm。由于CC-VCSEL由两个独立的注入电流进行泵浦，存在双波长输出模式，可工作在四种激射状态，因此它的阈值电流比较复杂。本文第二部分首先利用传输矩阵法通过分析增益来确定CC-VCSEL达到阈值的条件，通过数值计算得到了CC-VCSEL的阈值载流子浓度，然后与CC-VCSEL稳态载流子速率方程相结合，得到了CC-VCSEL的阈值电流曲线，并讨论了阈值电流与激射状态之间的关系。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 CC-VCSEL的研究历史与现状  9-13
  1.3 CC-VCSEL的应用前景和研究方法  13-14
  1.4 本文的研究工作  14-17
第2章理论基础  17-26
  2.1 引言  17
  2.2 CC-VCSEL传输矩阵模型  17-24
  2.3 CC-VCSEL载流子速率方程  24-26
第3章 CC-VCSEL激射波长特性研究  26-37
  3.1 引言  26
  3.2 CC-VCSEL数值分析模型主要参数  26-29
  3.3 CC-VCSEL激射波长特性数值分析  29-36
    3.3.1 中间DBR膜层的影响  29-31
    3.3.2 腔长变化的影响  31-32
    3.3.3 量子阱载流子浓度变化的影响  32-36
  3.4 小结  36-37
第4章 CC-VCSEL阈值特性研究  37-45
  4.1 引言  37
  4.2 CC-VCSEL阈值条件的确定  37-39
  4.3 CC-VCSEL的阈值载流子浓度  39-40
  4.4 CC-VCSEL阈值电流特性  40-44
  4.5 小结  44-45
结论  45-47
致谢  47-48
参考文献  48-53
攻读硕士学位期间发表论文  53

垂直耦合腔面发射激光器激射波长与阈值特性研究

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