光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)片上LED光源的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、基于陣列波導(dǎo)光柵的光纖光柵解調(diào)方法是一種極具潛力的新型光纖光柵解調(diào)方法，具有精度高、解調(diào)速度快等優(yōu)點。通過將解調(diào)系統(tǒng)的組成部分諸如光源、耦合器、陣列波導(dǎo)光柵、光電探測器的異構(gòu)集成可以實現(xiàn)整個解調(diào)系統(tǒng)的微型化、緊湊化。傳統(tǒng)光纖光柵解調(diào)用光源的體積較大無法實現(xiàn)微納集成，采用LED作為光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)用片上光源是一種有效的解決方案。
　　 本文針對光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)用片上LED光源的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。設(shè)計了光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)用片上InP

2、基LED光源的基本結(jié)構(gòu)，分析了實現(xiàn)LED發(fā)光中心波長為1550nm的有源層組分，并利用Silvaco仿真軟件對LED結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬仿真，得到了LED的基本結(jié)構(gòu)、輸出光譜曲線以及輸出光功率曲線，在正偏電壓為2V時，LED發(fā)光功率為0.08mW/μm。針對LED出光效率低這一問題，本文利用光子晶體的方法提高LED的出光效率，為了得到提高LED出光效率最佳的二維光子晶體結(jié)構(gòu)和參數(shù)，本文采用時域有限差分法(FDTD)計算了不同陣列不同晶格常數(shù)不同

3、占空比的二維光子晶體能帶結(jié)構(gòu)，分析了光子晶體帶隙與占空比之間的關(guān)系，并利用禁帶理論選取提高LED出光效率最佳的二維光子晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)果表明三角排列空氣孔二維光子晶體晶格常數(shù)a=500nm且占空比Rp=0.44的光子晶體結(jié)構(gòu)最優(yōu)。為了驗證二維光子晶體對LED出光效率的影響，建立了基于FDTD算法的光子晶體LED仿真模型，模型分為表面光子晶體LED和底部光子晶體LED兩種，并通過記錄模型表面的輻射能量來驗證光子晶體對LED出光效率的影響，

4、結(jié)果表明在LED表面加入光子晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)于底部光子晶體LED結(jié)構(gòu)，且三角排列空氣孔二維光子晶體晶格常數(shù)a=500nm、占空比Rp=0.44的光子晶體結(jié)構(gòu)最優(yōu)，可提高LED出光效率1.77倍，與禁帶理論分析結(jié)果一致。最后分析了目前將光源引入到微納光電子系統(tǒng)中的方法，采用光柵耦合法將LED光源與微納波導(dǎo)進(jìn)行耦合。建立了基于FDTD算法的光柵耦合器的模型，結(jié)果表明光柵耦合法能夠較好的實現(xiàn)LED與微納波導(dǎo)的耦合。本文的研究結(jié)果為光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)用