用于WDM系統(tǒng)的新型平頂陡邊光探測(cè)器的研究.pdf

1、光波分復(fù)用（WDM）技術(shù)具有從光纖巨大的潛在帶寬中獲取豐富信道資源的能力，加之它與其它通信技術(shù)的兼容性，使得它在骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。作為其中關(guān)鍵技術(shù)之一的波長(zhǎng)解復(fù)用接收技術(shù)是WDM能夠應(yīng)用于實(shí)際通信系統(tǒng)并發(fā)揮自身強(qiáng)大功能的保證。本論文針對(duì)WDM系統(tǒng)中的集成解復(fù)用探測(cè)器件進(jìn)行了研究，取得了以下研究成果：
　　 1.利用傳輸矩陣法，深入分析了諧振腔增強(qiáng)型（RCE）光探測(cè)器的關(guān)鍵功能部分——分布布喇格反

2、射鏡（DBR）的原理，詳細(xì)討論了本征DBR的透射率、反射率與材料折射率差和介質(zhì)層數(shù)的關(guān)系，摻雜DBR的透射率、反射率與雜質(zhì)層位置和折射率的關(guān)系，還分析了DBR各層折射率或厚度遞變對(duì)其透射率、反射率的影響；并討論了FP腔的原理及基于DBR的FP腔的特性。計(jì)算表明，這種結(jié)構(gòu)的FP腔在保證出射光譜峰值接近1的同時(shí)也獲得了細(xì)銳的光譜響應(yīng)線寬，具有很好的波長(zhǎng)選擇性能。
　　 2.提出了一種新型光探測(cè)器——吸收腔P區(qū)厚度漸變的RCE型平頂陡

3、邊光探測(cè)器。通過(guò)將探測(cè)器吸收腔的P區(qū)設(shè)計(jì)為具有0.86°傾角的厚度漸變結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了“平頂陡邊”響應(yīng)。分析了器件的量子效率及高速響應(yīng)特性。理論研究表明，器件通帶內(nèi)量子效率的最大值和最小值分別為87.564％和85.242％，輸出響應(yīng)的平頂起伏度約為3.6％，—0.5dB、—3dB、-20dB帶寬分別為0.3nm、0.4nm和1.2nm。器件臺(tái)面積選擇10μm×10μm時(shí)，頻率響應(yīng)帶寬為87GHz。與同類探測(cè)器相比，該器件具有高量子效率，窄

4、光譜響應(yīng)線寬，其光譜響應(yīng)具有良好的平頂陡邊特性，高速響應(yīng)特性也很理想。
　　 3.設(shè)計(jì)了一種具有可變?yōu)V波腔長(zhǎng)的RCE型平項(xiàng)陡邊光探測(cè)器。通過(guò)將探測(cè)器的濾波腔分成具有不同光學(xué)厚度的10個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)了“平頂陡邊”響應(yīng)。分析了器件的濾波特性、量子效率以及關(guān)鍵參數(shù)對(duì)器件性能的影響。理論研究表明，器件通帶內(nèi)的量子效率超過(guò)80％，輸出響應(yīng)的平頂起伏度小于2％，—0.5dB、—3dB、-20dB帶寬分別為0.32nm、0.46nm和0.92n

5、m。與同類探測(cè)器相比，該器件具有高量子效率，窄光譜響應(yīng)線寬，其光譜響應(yīng)具有良好的平頂陡邊特性。
　　 4.設(shè)計(jì)了單片集成長(zhǎng)波長(zhǎng)四鏡三腔光探測(cè)器并參與了器件的制備，首次在GaAs襯底上成功的集成了GaAs/AlGaAs DBR的FP腔濾波器、隔離腔結(jié)構(gòu)和InP基的光探測(cè)器。數(shù)值模擬表明，該探測(cè)器在中心波長(zhǎng)附近具有高量子效率、窄光譜響應(yīng)線寬。實(shí)際制備的器件在1550.3nm處獲得了58.47％的量子效率，其半峰值寬度（FWHM）為0