基于-,QDQW-結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)光放大器的增益特性.pdf

1、本文介紹了一種基于QDQW結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光放大器，并且從載流子速率方程出發(fā)，建立了一個(gè)QDQW能級(jí)結(jié)構(gòu)中的載流子動(dòng)力學(xué)模型。該模型包括了載流子在有源區(qū)內(nèi)躍遷和復(fù)合等多種運(yùn)動(dòng)過程，能夠清晰地展現(xiàn)出QDQW光放大器的性能與器件參數(shù)的相關(guān)性。模擬結(jié)果表明，合理地設(shè)計(jì)QDQW能級(jí)結(jié)構(gòu)，可以使這種光放大器具有高增益、高輸出光強(qiáng)，低溫度依賴性、低增益回復(fù)時(shí)間等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此本文對(duì)光放大器的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。 本文第一章介紹了半導(dǎo)體光放

2、大器的基本原理和結(jié)構(gòu)，并對(duì)光放大器產(chǎn)生增益的條件、增益譜寬、增益飽和等問題做了相應(yīng)討論。半導(dǎo)體光放大器的應(yīng)用前景在第一章的最后也做了簡單描述。 由于量子點(diǎn)的態(tài)密度分布則為一系列δ函數(shù)，理論上講，零維量子點(diǎn)材料的性能比量子阱材料更具有優(yōu)越性。以量子點(diǎn)為有源區(qū)的光電設(shè)備將具有更低的閾值電流、更高的特征溫度和微分增益。因此在第二章詳細(xì)介紹了可用于光放大器有源區(qū)的量子點(diǎn)材料的性質(zhì)。然后介紹了S-K生長法和亞單層沉積法這兩種應(yīng)變自組裝量子

3、點(diǎn)材料的制備方式以及目前常用的幾種檢測量子點(diǎn)材料的方式。最后還介紹了最近幾年基于量子點(diǎn)材料的器件，例如QDLaser，QDDetector和QDSOA的研究進(jìn)展。 在第三章詳細(xì)討論了在三種維度的半導(dǎo)體材料中載流子的躍遷、逃逸以及復(fù)合等運(yùn)動(dòng)過程，以及載流子運(yùn)動(dòng)對(duì)光放大器增益的影響。并且從載流子速率方程入手，建立了QDQW有源區(qū)的三能級(jí)模型。模型包括了載流子在有源區(qū)內(nèi)躍遷、被俘獲和復(fù)合等多種運(yùn)動(dòng)過程，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了一系列合理

4、近似和簡化。模擬了注入電流強(qiáng)度、入射光強(qiáng)、環(huán)境溫度和QDQW能級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)載流子逃逸時(shí)間、量子點(diǎn)導(dǎo)帶電子占有率、光放大器增益、最大輸出光強(qiáng)和增益回復(fù)時(shí)間等放大器工作參數(shù)的影響。數(shù)值模擬的結(jié)果表明：QDQW結(jié)構(gòu)中多層量子點(diǎn)的設(shè)計(jì)能夠有效地提高放大器增益和最大輸出光強(qiáng)。具有5個(gè)量子點(diǎn)層的QDQW光放大器，其增益比3層量子點(diǎn)光放大器高50％以上，其最大輸出光強(qiáng)也超過了20dBm。量子點(diǎn)基態(tài)與量子阱的能級(jí)差為120—160meV之間時(shí)，可以使這種光