硅基空氣縫隙結(jié)構(gòu)DBR激光器研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,電子元件已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們對(duì)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(lái)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(shè)計(jì)和工藝制造在近年來(lái)成為了硅基光子學(xué)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(shí)現(xiàn)自由電子和空穴的輻射復(fù)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(shù),使得研究人員還是不遺

2、余力的堅(jiān)持在硅基材料上通過(guò)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(shè)計(jì)過(guò)程中,針對(duì)激光器時(shí)域響應(yīng)的數(shù)值仿真算法是一種十分有效的工具,可大大減小設(shè)計(jì)周期并降低設(shè)計(jì)成本。然而,硅基半導(dǎo)體激光器一般擁有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu),因而很難對(duì)其進(jìn)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(shè)計(jì)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(shí)基于空氣縫隙結(jié)構(gòu)和絕緣體上硅(SOI)波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)了一種新型硅基DBR激光器。主要內(nèi)容和研究成果如下:
　　1.基于行波模型設(shè)計(jì)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(yīng)的影響,實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光器時(shí)域響應(yīng)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(wú)源區(qū)域,結(jié)合行波模型算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)硅基DBR激光器的整體仿真。
　　3.設(shè)計(jì)了一種基于空氣縫隙結(jié)構(gòu)的新型硅