垂直腔体表面发射激光器等效电路模型的研究

论文摘要

垂直腔体表面发射激光器是近年来才发展起来的,由于这类激光器结合了边发射激光器和固体异质结激光器的特点,易于集成和大规模生产,成本低,现已成为半导体激光器中最重要的一类激光器之一,有着广阔的应用前景。随着通信的发展和互联网的普及,在光通信系统中作为最重要光源的垂直腔体表面发射激光器也不断受到重视。建立一个简单而准确的VCSEL等效电路模型,对于提高光纤通信系统的电路设计和仿真就十分必要。本论文的主要工作围绕垂直腔体表面发射激光器的等效电路模型分析展开。第一章回顾了VCSEL的发展历史,介绍了VCSEL等效电路模型的研究流程和研究现状,简单介绍了VCSEL的工作原理。第二章简要给出了半导体激光器发展过程中几种主要的激光器结构,着重对量子阱激光器和垂直腔体表面发射激光器的性能和应用进行了总结,并对这两种激光器各自的优缺点进行了对比。第三章由半导体激光器的速率方程推出VCSEL的大信号等效电路模型和小信号等效电路模型,采用直接法和半分析法对电路模型进行参数提取,并求解速率方程的参数。第四章将第三章的等效电路模型写入ADS软件中的SDD模块,研究VCSEL的调制响应特性,进一步验证模型参数提取方法的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 VCSEL的发展历史和现状
• 1.3 VCSEL的模型研究
• 1.3.1 半导体激光器等效电路建模概述
• 1.3.2 VCSEL的基本工作原理
• 1.3.3 VCSEL模型研究流程
• 1.3.4 VCSEL等效电路模型的研究现状
• 1.4 论文的主要工作和结构
• 参考文献
• 第二章 VCSEL和边发射激光器的比较
• 2.1 结构
• 2.2 特性
• 2.3 应用
• 2.4 本章总结
• 参考文献
• 第三章 VCSEL等效电路模型的研究
• 3.1 半导体激光器的速率方程
• 3.2 VCSEL等效电路模型的实现
• 3.2.1 VCSEL大信号等效电路模型的实现
• 3.2.2 VCSEL小信号等效电路模型的实现
• 3.3 VCSEL等效电路模型参数提取
• 3.3.1 寄生网络参数提取
• 3.3.2 本征网络等效电路模型参数提取技术
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 VCSEL等效电路模型在SDD中的实现
• 4.1 SDD
• 4.2 VCSEL速率方程模型在SDD中的实现
• 4.3 VCSEL本征大信号等效电路模型在SDD中的实现
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论和工作展望
• 5.1 结论
• 5.2 工作展望
• 附录
• 后记