1550nm垂直腔面發(fā)射激光器設(shè)計(jì).pdf

1、垂直腔面發(fā)射激光器(VerticalCavitysurfaceEmittingLaser，VCSEL)是光互連中應(yīng)用的重要光源之一，1550nm波段是重要的長波長窗口。然而因?yàn)镮nP制作的布拉格反射鏡反射率過低，嚴(yán)重的制約了該波段器件的發(fā)展。為了解決這個(gè)問題，本文設(shè)計(jì)了一種混合型1550nm的VCSEL，它由InP基的GaInAlAs/GaInAs構(gòu)成多量子阱有源區(qū)，并由直接鍵合形成的GaAs/AlGaAsDBR構(gòu)成。并且設(shè)計(jì)在DBR上

2、制作光子晶體圖案對光場進(jìn)行模式控制，最后對各個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以顯著提高器件的出光孔徑，因此可以提高和光波導(dǎo)的耦合效率，本文為長波段VCSEL的發(fā)展提供一些創(chuàng)新性研究，主要的研究工作如下:
　　分析了VCSEL的一些主要性能和參數(shù)的關(guān)系。研究了DBR材料，對數(shù)，摻雜等和反射率的關(guān)系，以及進(jìn)一步對器件性能造成的影響。通過對VCSEL速率方程及其穩(wěn)態(tài)解的分析，分析了量子阱對數(shù)，腔長等參數(shù)對輸出功率和閾值電流的影響并尋求閾值電流和輸

3、出功率的優(yōu)化，在閾值電流小于1mA的情況下提高最大輸出功率。針對1550nm波長VCSEL反射鏡的設(shè)計(jì)，本文通過采用晶片直接鍵合技術(shù)將高折射率差的GaAs/AlGaAsDBR鍵合在1550nm增益波峰的InP基有源區(qū)來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使DBR的有效腔長得到顯著縮小，再通過采用臺面結(jié)構(gòu)降低器件電阻，減少光損耗并且改善熱性能。分析了光子晶體波導(dǎo)缺陷模式的色散特性，計(jì)算了二維光子晶體的歸一化頻率，由于光子晶體具有完全光子帶隙，可以通過光子晶體對