论文摘要
随着WDM光网络技术的飞速发展,作为其关键技术之一的低成本、高性能的解复用接收器件,是WDM光通信技术能够应用于实际通信系统并发挥自身强大功能的保证。其中,同时具有高速、高量子效率和窄线宽特性的光探测器又是高性能的解复用接收器件的主要组成部分。本论文针对WDM系统中的集成解复用接收器件展开研究工作,主要研究工作及成果如下：1、分析了新型谐振腔增强型双吸收层光探测器（RCE-PINIP）的内部光场分布,从理论上对其驻波效应进行了详细的计算和仿真,在此基础上研究了驻波效应对该类型光探测器的量子效率的影响,同时针对具体结构提出了量子效率的优化方案。2、在分析RCE-PINIP光探测器的内部光场分布的基础上,利用传输矩阵法计算了该结构光探测器的量子效率。理论仿真结果表明,吸收层厚度在50nm～800nm范围内,该光探测器的量子效率会出现多个峰值,而且量子效率的峰值先增大（当两个吸收层厚度同为325nm时,器件量子效率在1550nm处达到最大值98.6%）后减小。针对这一光探测器进行了优化,获得了一个优化的RCE-PINIP结构。3、实验上成功制备了RCE-PINIP光探测器,并对其量子效率和高速响应性能进行了测试。测试结果显示,该探测器在1500nm处获得量子效率峰值,约为70%；其3dB带宽为2-3G Hz。4、参与了单片集成长波长四镜三腔光探测器的制备,成功地在GaAs衬底上集成了基于GaAs/AlGaAs DBR的FP腔滤波器、隔离腔结构和InP基的光探测器。实际制备的器件在1550.3nm处获得了58.47%的量子效率,其半高宽（FWHM）为0.78nm；在6V的反向偏压下,器件的3dB频率响应带宽为8.1GHz。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 研究背景和意义1.2 论文结构安排参考文献第二章 波分复用（WDM）系统及其解复用接收器件2.1 波分复用技术介绍2.1.1 波分复用技术发展概况2.1.2 波分复用技术原理简介2.2 波分复用系统中的解复用接收器件2.2.1 RCE-PIN光探测器2.2.2 RCE-肖特基光探测器2.2.3 RCE-雪崩光电探测器（RCE-APD）2.2.4 RCE-金属-半导体-金属光探测器（RCE-MSM-PD）2.2.5 平行三镜结构光探测器2.2.6 四镜三腔光探测器2.2.7 一镜斜置三镜腔光探测器2.3 本章小结参考文献第三章 RCE光探测器基本理论及双吸收层光探测器介绍3.1 RCE光探测器发展概况3.2 RCE光探测器理论分析3.2.1 RCE光探测器工作原理概述3.2.2 RCE光探测器的主要特征参数3.2.2.1 量子效率3.2.2.2 驻波效应3.2.2.3 波长选择性3.2.2.4 高速响应特性3.3 双吸收层光探测器介绍3.4 本章小结参考文献第四章 新型RCE-PINIP光探测器的理论和实验研究4.1 RCE-PINIP基本结构介绍4.2 RCE-PINIP量子效率理论计算4.2.1 基于自洽理论的量子效率计算与仿真4.2.2 基于传输矩阵法（TMM）的量子效率计算与仿真4.2.2.1 传输矩阵法理论推导4.2.2.2 数值仿真结果分析4.2.2.3 固定腔长的量子效率优化分析4.2.3 与传统RCE探测器比较4.3 RCE-PINIP驻波效应分析4.3.1 驻波效应理论计算与分析4.3.2 驻波效应对量子效率的影响4.4 RCE-PINIP高速响应分析4.4.1 理论计算4.4.2 数值仿真与分析4.5 RCE-PINIP光探测器的实验研究4.5.1 外延片生长4.5.2 后工艺制作4.5.3 实验结果及分析4.6 本章小结参考文献第五章 四镜三腔光探测器的理论和实验研究5.1 四镜三腔光探测器的基本理论5.1.1 四境三腔光探测器基本结构介绍5.1.2 四镜三腔光探测器量子效率理论分析5.1.3 四镜三腔光探测器驻波效应分析5.2 四镜三腔光探测器的实验研究5.2.1 外延片生长5.2.2 后工艺制作5.2.3 实验结果与分析5.3 本章小结参考文献致谢攻读硕士学位期间发表的论文目录
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