半導體激光器及集成器件溫度控制技術的研究.pdf

1、半導體激光器作為光源，是光纖通信的核心器件。隨著信息傳遞容量不斷提升，由半導體激光器等分立器件構成的光纖通信系統(tǒng)不僅器件數(shù)目多，體積大，而且在能耗、成本上都有很大壓力。采用集成的方法可以減少系統(tǒng)封裝的尺寸，降低單元間的耦合損耗，減少封裝成本，獲得更低的能耗。
　　光電子器件所使用的半導體材料中許多參數(shù)都是溫度相關的，這導致光子集成器件對溫度相當敏感。光子集成器件中不僅不同單元之間存在熱串擾，工作狀態(tài)的改變也會帶來一定的熱穩(wěn)定時間。

2、芯片的高集成度，往往帶來高發(fā)熱量，TEC（半導體致冷器）的功耗也會隨之驟增。因此，對半導體激光器及其集成器件的熱特性及溫度控制技術進行研究具有重要意義。本論文的工作可以概括如下：
　?。?）利用有限元方法，對半導體激光器及其集成器件各單元進行建模，包括TEC，DFB（分布反饋）激光器，EAM（電吸收調制器），SOA（半導體光放大器），SG-DBR（采樣光柵分布布拉格反射鏡）激光器，并在兼顧精度的基礎上對模型進行了簡化，提高了仿真效

3、率。
　?。?）在半導體激光器及其集成器件中，通常使用熱時間常數(shù)來估算器件的溫度控制時間。根據(jù)熱時間常數(shù)，本文提出了一種直接獲得PID（比例-積分-微分）控制參數(shù)的方法。另外，通過分析過渡熱沉及熱敏電阻，改變材料與幾何參數(shù)，提出了改善熱時間常數(shù)的手段。并以帶有SOA的SG-DBR激光器為例，分析了光子集成器件在狀態(tài)改變時各段的熱切換時間。
　?。?）分析并對比了DFB激光器與DFB-EAM-SOA陣列器件的TEC功耗。提出了