量子阱激光器模式计算机辅助分析软件的研究

论文摘要

随着集成光学的发展,出现了越来越多的结构不同、功能各异的光波导器件。由于光波导器件是靠芯层和包层折射率以及结构上的微小差异来实现其各自功能的,波导的尺寸、折射率的分布等影响着光波导器件的性能,给光波导器件的设计带来了很大困难。因此开发相应的计算机辅助设计工具就显得十分重要,通过计算机辅助设计（CAD）的手段,不但可以克服反复试验带来的困难,同时也能直观地反映出光波导器件的特性,缩短开发周期。我们采用Visual C++开发了一个单量子阱半导体激光器的计算机辅助分析软件LaserCAD,可以对任意折射率分布的单量子阱半导体激光器进行较为精确的模式分析,另外还丌发了用于PLZT材料光波导的辅助设计工具PZTCAD。本文首先介绍了激光模式理论,从三层平板波导的模式分析入手,进而又推导了采用分层迭代近似法对半导体单量子阱激光器进行模式分析的理论,然后,在以上理论的基础上,通过Matcom采用VC++和Matlab混合编程的方法丌发了计算机辅助分析系统LaserCAD以及PZTCAD,大大缩短了程序研制的周期。我们最终编制的程序LaserCAD可以完成折射率缓变波导层单量子阱激光器的模式分析。在平板波导理论基础上开发的PZTCAD可以用于PLZT材料光波导的辅助设计。结果表明,LaserCAD可以对折射率缓变波导层单量子阱半导体激光器进行能够做出精确的激光模式分析,在工程中有一定的实际意义。我们正在对其进行完善,使其成为一套比较成熟的激光器计算机辅助软件。

论文目录

• 第一章绪论
• 1-1集成光学的发展
• 1-2集成光学与计算机辅助设计
• 1-3光电子CAD软件发展现状
• 1-4本文主要工作
• 第二章激光模式理论
• 2-1标量波动方程
• 2-2光在波导结构中传播的波导解式
• 2-3二层平板波导
• 2-3-1二层平板波导的结构与连续边界条件什
• 2-3-2本征方程和截止公式
• 2-3-3限制因子
• 2-4量子阱半导体激光器波导模式
• 2-4-1量子阱激光特点及估计光限制因子
• 2-4-2单量子阱激光器的模式分析
• 第三章软件开发环境和方法
• 3-1开发工具
• 3-2Matlab引擎
• 3-2-1Matlab引擎简介
• 3-2-2MatlabEngine的API函数
• 3-2-3软件开发步骤
• 3-3Matcom-VisualC++6.0和Matlab的完美结合
• 3-4MIDEVA的特性
• 第四章软件实现过程
• 4-1在VisualC++6.0中调用MATLAB的M文件
• 4-2对话框设计
• 4-3设计菜单
• 4-4工具栏及程序图标的设计
• 4-5模式分析的程序流程图
• 第五章软件开发的最终效果
• 5-1LaserCAD研制效果
• 5-2PZTCAD研制效果
• 第六章结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果