半導(dǎo)體激光器與光硅通孔耦合特性的研究.pdf

1、在信息大爆炸的今天，數(shù)據(jù)傳輸正朝著容量大、速度快和損耗低的方向發(fā)展，傳統(tǒng)意義上的電互連已經(jīng)無(wú)法滿足用戶日益增長(zhǎng)的需求，這就促使了光通信互連技術(shù)的產(chǎn)生。并且緊跟著集成電路各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，電路的集成度越來(lái)越高，晶體管的最小特征尺寸也越來(lái)越小，它們一直遵循著摩爾定律在不斷進(jìn)步。但是當(dāng)晶體管的特征尺寸減小到納米量級(jí)后，其基本已經(jīng)達(dá)到物理極限，要繼續(xù)提升電路性能就得從其他方面來(lái)著手。目前認(rèn)為三維（3D）集成電路是未來(lái)的發(fā)展方向，而其中的硅通孔技術(shù)

2、是實(shí)現(xiàn)電路三維集成的關(guān)鍵。當(dāng)前主要是在通孔中傳輸電信號(hào)，盡管能夠提高電路的性能，但也有其局限性，人們將眼光投向了光互連與三維集成電路結(jié)合起來(lái)的三維光電混合集成電路，使得光信號(hào)能夠在硅通孔中傳輸。本文就是基于此種研究背景，主要開(kāi)展激光器與光硅通孔的耦合特性研究。
　　論文首先根據(jù)光硅通孔與光波導(dǎo)的相似性，利用光波導(dǎo)的相關(guān)理論對(duì)光硅通孔進(jìn)行理論分析，得到了其中的模場(chǎng)分布。然后通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體激光器的模場(chǎng)和光硅通孔基模模場(chǎng)進(jìn)行了高斯模場(chǎng)分布

3、近似，根據(jù)模式耦合理論，利用半導(dǎo)體激光器發(fā)出光束的模場(chǎng)與光硅通孔的基模模場(chǎng)在快慢軸方向上的重疊積分，得到半導(dǎo)體激光器與光硅通孔的耦合效率公式。在高斯模場(chǎng)分布近似的前提下，結(jié)合半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的橢圓形光束的特殊性質(zhì)，從模場(chǎng)半徑匹配和相位匹配的角度，描述了半導(dǎo)體激光器與光硅通孔之間的光耦合理論，并分析了不同傳播距離、橫向位置偏差以及角向偏差等因素對(duì)耦合效率的影響，還利用Rsoft軟件進(jìn)行了整體的建模與仿真驗(yàn)證，證明了理論分析的正確性。最后從