新型波长可调谐激光器的研究

论文摘要

随着磷化铟材料外延技术的进步,高可靠性的半导体有源器件已走向成熟,被广泛应用于各个领域。而信息网络的高速发展,对光通信器件提出越来越多的要求。基于磷化铟的可集成的波长可调谐激光器的正是满足这一需求的关键器件,值得深入研究。本课题的研究目的就是提供制作更简单、自由光谱范围更大、性能更稳定的波长可调谐激光器。本文提出了空气槽分束激光器结构。通过附加两根波导构成FP振腔进行选模滤波,取代了环型谐振腔,从而省略深刻蚀槽结构,提高激光器的注入效率。利用空气槽对光的反射和透射作用,取代了3dB多模干涉耦合器,减小器件的尺寸。本文的另一个研究重点是解理面V型腔激光器。利用解理面作为反射面,相较深刻蚀槽作为反射面,结构简单且制造方便,但增加了弯曲波导的约束条件。为满足两个谐振腔末端对齐,利用多项式波导的高阶项进行匹配,得到弯曲损耗最小的波导形状。然后分析半波耦合器的特性,给出新型耦合器的设计,从而减弱解理面位置偏移设计值对耦合系数的影响、最后,本文介绍了解理面V型腔激光器的制作。基于现有实验平台的经验,总结磷化铟基激光器的制作工艺,为相关集成光电子器件的制作提供可参考。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 半导体激光器的发展背景
• 1.2 波长可调谐激光器发展现状
• 1.3 本论文的创新点和章节安排
• 2 空气槽分束激光器的设计
• 2.1 相关理论
• 2.1.1 光波导基础理论
• 2.1.2 游标效应
• 2.2 空气槽分束激光器的工作原理
• 2.3 空气槽分束激光器的设计
• 2.4 本章总结
• 3 解理面V型腔激光器的设计
• 3.1 V型腔激光器的工作原理
• 3.2 信道选择谐振腔的设计
• 3.2.1 分析弯曲波导的参数
• 3.2.2 优化弯曲波导的传输损耗
• 3.2.3 增加两个FP腔长度差
• 3.3 半波耦合器的设计
• 3.3.1 V型腔激光器的耦合器方案分析
• 3.3.2 传统半波耦合器
• 3.3.3 新型半波耦合器
• 3.4 本章小结
• 4 解理面V型腔激光器的制作
• 4.1 解理面V型腔激光器的掩模设计
• 4.2 解理面V型腔激光器的制作流程
• 4.2.1 波导的制作流程
• 4.2.2 电极的制作流程
• 4.3 解理面V型腔激光器制作中的主要工艺
• 4.3.1 光刻
• 4.3.2 刻蚀
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 本文的核心内容及创新
• 5.2 本文展望
• 参考文献
• 附录
• 作者简历
• 成果附录