本文選題：平板耦合光波導(dǎo) + 對(duì)稱水平方向耦合　； 參考：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：模擬光電探測(cè)器在微波光子領(lǐng)域有很多重要應(yīng)用。在光載無(wú)線通信系統(tǒng)(radio-over-fiber,ROF)和相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)(Phased Array Radar,PAR)中,高速大功率的模擬光電探測(cè)器可用于直接驅(qū)動(dòng)天線。傳統(tǒng)的垂直入射型探測(cè)器和波導(dǎo)探測(cè)器都難以滿足對(duì)于高速大功率兩個(gè)方面的同時(shí)需求。本文首先計(jì)算了大橫截面單模波導(dǎo)模型,但是由于大橫截面單模波導(dǎo)結(jié)構(gòu)能量損耗過(guò)大,且能量很難從下波導(dǎo)耦合到上波導(dǎo),使得該結(jié)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)用大打折扣。接下來(lái)本文提出了對(duì)稱水平方向耦合波導(dǎo)探測(cè)器,該探測(cè)器工作在基超模和二階超模,其橫截面可以達(dá)到5×5μm2,降低了光纖-波導(dǎo)的耦合難度。本文主要從以下幾個(gè)方面來(lái)具體研究對(duì)稱水平方向耦合波導(dǎo)探測(cè)器的特性。1、提出了對(duì)稱水平方向耦合波導(dǎo)探測(cè)器的具體結(jié)構(gòu),并通過(guò)大量的MATLAB計(jì)算與BeamProp軟件仿真,設(shè)計(jì)出了探測(cè)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。2、根據(jù)設(shè)計(jì)的對(duì)稱水平方向耦合波導(dǎo)探測(cè)器的結(jié)構(gòu)參數(shù),運(yùn)用有效折射率法具體分析了探測(cè)器的波導(dǎo)模式,計(jì)算了探測(cè)器的基超模、一階超模和二階超模,根據(jù)探測(cè)器的具體結(jié)構(gòu)分析探測(cè)器應(yīng)該工作在基超模和二階超模,最后驗(yàn)證了探測(cè)器的超模匹配條件。3、根據(jù)單行載流子理論具體設(shè)計(jì)了探測(cè)器的外延層結(jié)構(gòu),并結(jié)合探測(cè)器的具體結(jié)構(gòu)通過(guò)ATLAS和BeamProp軟件仿真和MATLAB計(jì)算,對(duì)探測(cè)器的具體性能進(jìn)行了分析。驗(yàn)證了探測(cè)器的光電流分布均勻,且探測(cè)器對(duì)中心波導(dǎo)偏移的影響不大。接下來(lái)計(jì)算了探測(cè)器的飽和電流和3dB帶寬,得到探測(cè)器的飽和電流約為460mA,響應(yīng)度為1.02A/W,3dB帶寬為1.8GHz。4、根據(jù)對(duì)稱水平方向耦合波導(dǎo)探測(cè)器的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了其加工流程,從探測(cè)器的基片生長(zhǎng)、掩膜板制作、光刻、刻蝕、電極制作、基底剪薄和波導(dǎo)切割等各方面具體介紹了每一步的加工流程及其目的。
[Abstract]:Analog photodetectors have many important applications in the field of microwave photons. High speed and high power analog photodetectors can be used to drive antennas directly in radio-over-fiberlike ROF and phased Array radar systems. The traditional vertical incident detector and waveguide detector are difficult to meet the needs of high speed and high power. In this paper, the large cross section single mode waveguide model is first calculated. However, the energy loss of the large cross section single mode waveguide structure is too large, and the energy is difficult to be coupled from the lower waveguide to the upper waveguide, so the practical application of the structure is greatly reduced. Then, a symmetrical horizontally coupled waveguide detector is proposed. The detector works in the base supermode and the second-order supermode. The cross section of the detector can reach 5 脳 5 渭 m ~ 2, which reduces the coupling difficulty of the fiber-waveguide. In this paper, the characteristics of symmetrical horizontally coupled waveguide detectors are studied in detail from the following aspects. 1. The structure of symmetrical horizontally coupled waveguide detectors is proposed, and a large number of MATLAB calculations and BeamProp software simulations are carried out. The structural parameters of the detector are designed. According to the structural parameters of the symmetrical horizontally coupled waveguide detector, the waveguide mode of the detector is analyzed by the effective refractive index method, and the fundamental supermode of the detector is calculated. First order supermode and second order supermode, according to the specific structure of the detector, the detector should work in the base supermode and the second order supermode. Finally, the supermode matching condition. 3 of the detector is verified. The epitaxial structure of the detector is designed according to the single line carrier theory, and the structure of the detector is simulated by software ATLAS and BeamProp and calculated by MATLAB. The performance of the detector is analyzed. It is verified that the photocurrent distribution of the detector is uniform, and that the detector has little effect on the shift of the central waveguide. Then, the saturation current and 3dB bandwidth of the detector are calculated. The saturation current of the detector is about 460 Ma and the responsivity is 1.02A / W / 3dB bandwidth of 1.8GHz. 4. The fabrication flow is designed according to the structure of the symmetrical horizontally coupled waveguide detector. The fabrication process and purpose of each step are introduced in detail from the aspects of substrate growth, mask fabrication, lithography, etching, electrode fabrication, substrate shearing and waveguide cutting.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN15

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本文編號(hào)：2102970