InGaAsP/InP多量子阱激光器的研究

论文摘要

随着社会的进步和科学技术的发展,人们对信息服务的需求越来越大,社会的运作和发展对信息的依赖性越来越强。智能光网络（ASON）、光纤到户（FTTH）、密集波分复用（DWDM）等光通信技术是以后信息技术发展的最有前景的技术,光通信将向着超高速、大容量、智能化、低成本、高可靠性的新一代的光通信技术迈进。半导体激光器是重要的光通信器件,而量子阱激光器以其较低的阂值电流为优势,吸引人们去研究和优化。本论文主要研究InGaAsP为材料的多量子阱激光器,激射波长1550nm。为以后实验室后续研究工作做了很好的铺垫。以下是论文的主要工作：1,研究了半导体激光器的原理和特性。包括法布里—珀罗（FP）腔激光器的阈值电流、光场分布等；同时研究了量子阱激光器的结构和量子阱厚度、腔长等对量子阱半导体激光器工作特性的影响。2,参与设计了1550nm FP腔InGaAsP多量子阱激光器,并且研究了器件的部分制备工艺。首先设计了量子阱激光器的脊型FP腔结构；然后利用金属有机化合物化学气相沉淀（MOCVD）进行材料生长调试并完成了外延片生长；该激光器的测试结果达到了预期的设计要求,其中阈值电流大约10mA,量子效率大约14.5%。3,1550nmInGaAsP多量子阱激光器的仿真。仿真过程包括调整激光器的结构、材料的组分、掺杂等。优化仿真参数,得出的仿真结果包括P-I曲线、量子效率等；通过仿真,重点考虑不同的量子阱的厚度对量子阱激光器的阈值电流、量子效率的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和研究意义
• 1.1.1 半导体激光器的发展
• 1.1.2 多量子半导体阱激光器的发展
• 1.1.3 半导体激光器的应用
• 1.2 论文结构安排
• 第二章 半导体激光器工作原理和FP腔半导体激光器的特性
• 2.1 半导体激光器分类
• 2.2 半导体激光器的工作原理
• 2.2.1 粒子数反转分布
• 2.2.2 增益闽值条件
• 2.2.3 增益谱
• 2.2.4 名义电流密度
• 2.3 FP腔激光器的特性
• 2.3.1 光谱特性
• 2.3.2 远场特性
• 2.3.3 阈值电流密度
• 2.3.4 量子效率
• 2.4 本章小结
• 第三章 量子阱激光器的结构和原理
• 3.1 量子阱原理
• 3.1.1 掺杂的超晶格
• 3.1.2 量子阱激光器中载流子的能最分布
• 3.2 最子阱激光器的工作原理
• 3.2.1 量子阱内载流子的复合
• 3.2.2 量子阱激光器注入电流与增益
• 3.2.3 增益与量子阱厚度的关系
• 3.3 量子阱激光器的结构
• 3.4 量子阱激光器的特性
• 3.4.1 量子阱厚度与发射波长的关系
• 3.4.2 阈值电流特性
• 3.4.3 光谱线宽
• 3.4.4 温度特性
• 3.4.5 量子效率
• 3.4.6 光增益的偏振方向选择性
• 3.4.7 调制与噪声的关系
• 3.5 本章小结
• 第四章 1550 nm InGaAsP/InP FP腔多量子阱激光器的研制
• 4.1 材料的选择
• 4.1.1 组分的计算
• 4.2 FP腔的结构原理
• 4.3 MOCVD生长调试
• 4.3.1 MOCVD生长
• 4.3.2 MOCVD生长调试过程
• 4.4 晶体测试及分析
• 4.4.1 XRD
• 4.4.2 光荧光PL测试
• 4.5 研制全结构的多量子阱激光器
• 4.5.1 生长全结构1550nm FP腔量子阱激光器
• 4.5.2 激光器的工艺
• 4.5.3 制备的激光器
• 4.5.4 激光器测试结果及分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 Crosslight仿真InP/InGaAsP多量子阱激光器
• 5.1 crosslight介绍
• 5.2 LASTIP仿真过程
• 5.2.1 输入/输出文件
• 5.2.2 用户界面
• 5.3 1550nm InP/InGaAsP多量子阱激光器的仿真及其结果分析
• 5.3.1 仿真条件
• 5.3.2 仿真结果
• 5.3.3 量子阱厚度对激光器阈值电流特性的影响
• 5.3.4 仿真难点分析
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 致谢