基于ZnMgO/ZnO的紫外波段DFB半導(dǎo)體激光器的仿真分析
發(fā)布時(shí)間：2021-11-26 18:48
根據(jù)TMM（傳輸矩陣?yán)碚摚?對(duì)采用ZnMgO/ZnO為工作物質(zhì)的紫外波段DFB（分布反饋）半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真。當(dāng)占空比為0.5,光柵周期為92.5nm,光柵高度為65nm時(shí),得到了364.8nm出射波長(zhǎng)。通過改變有源層的厚度,分析了不同有源層厚度時(shí)激光器閾值電流與輸出功率的關(guān)系。仿真結(jié)果表明,有源層太厚會(huì)減弱對(duì)載流子的限制作用,使閾值電流增大;而有源層太薄時(shí),波導(dǎo)層對(duì)光子的限制效果減弱,導(dǎo)致?lián)p耗增大,功率下降,閾值電流增大。所以合理選取有源層厚度可改善DFB激光器的電流功率特性。
【文章來源】：光通信研究. 2017,(01)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)
【部分圖文】：
圖２工作電流未達(dá)到閾值時(shí)的出射光譜仿真圖
的出射光譜仿真圖圖３工作電流達(dá)到閾值時(shí)的出射光譜仿真圖圖４所示為功率－電流－電壓（Ｐ－Ｉ－Ｖ）仿真曲線圖，由圖可知，其閾值電流約為４０ｍＡ，輸出功率為６５ｍＷ，工作電壓約為４．２Ｖ。工作電壓Ｖ的大小與工作物質(zhì)的禁帶寬度Ｅｇ有關(guān)，其關(guān)系為Ｖ≥Ｅｇ／ｅ＝１．２４／λ，（６）式中，λ為帶隙波長(zhǎng)。所以一般情況下，對(duì)于使用寬帶隙材料的短波段半導(dǎo)體激光器，工作電壓偏大。圖４功率－電流－電壓（Ｐ－Ｉ－Ｖ）的仿真曲線圖５所示為改變有源層厚度時(shí)對(duì)應(yīng)的功率－電流仿真圖。有源層厚度ｈ�。保埃埃睿砼c�。保担埃睿硐啾�，閾值電流從４０ｍＡ增大至４４ｍＡ，功率為６４．６ｍＷ略有下降。而當(dāng)有源層厚度分別取８０、７０和６０ｎｍ時(shí)，閾值電流增大到５０ｍＡ，對(duì)應(yīng)的輸出功率逐漸降低至１３．６ｍＷ。當(dāng)有源層太厚時(shí)，限制層對(duì)載流子的限制能力被減弱，致使閾值電流變大。隨著有源層厚度的減小，限制層對(duì)載流子限制作用變大，載流子密度變高，但有源層厚度過小時(shí)，光場(chǎng)會(huì)滲透到限制層中，波導(dǎo)層對(duì)光子的限制作用減弱，損耗增大，導(dǎo)致閾值電流增大，功率減校圖５改變有源層厚度ｈ時(shí)相應(yīng)的功率－電流（Ｐ－Ｉ）仿真圖選取不同的光柵周期可以改變ＤＦＢ激光器的發(fā)射波長(zhǎng)，如圖６所示。由布拉格公式可知，光柵周期與發(fā)射波長(zhǎng)呈線性關(guān)系，選取的波長(zhǎng)越靠近材料增益峰值時(shí)，激射波長(zhǎng)幅值越大，通過將不同波長(zhǎng)的ＤＦＢ激光器集成在一塊芯片上可做成激光器陣列。圖６改變光柵周期與相應(yīng)出射光譜仿真圖（下轉(zhuǎn)第６０頁(yè)）３６２０１７年第１期
層厚度分別�。福�、７０和６０ｎｍ時(shí)，閾值電流增大到５０ｍＡ，對(duì)應(yīng)的輸出功率逐漸降低至１３．６ｍＷ。當(dāng)有源層太厚時(shí)，限制層對(duì)載流子的限制能力被減弱，致使閾值電流變大。隨著有源層厚度的減小，限制層對(duì)載流子限制作用變大，載流子密度變高，但有源層厚度過小時(shí)，光場(chǎng)會(huì)滲透到限制層中，波導(dǎo)層對(duì)光子的限制作用減弱，損耗增大，導(dǎo)致閾值電流增大，功率減校圖５改變有源層厚度ｈ時(shí)相應(yīng)的功率－電流（Ｐ－Ｉ）仿真圖選取不同的光柵周期可以改變ＤＦＢ激光器的發(fā)射波長(zhǎng)，如圖６所示。由布拉格公式可知，光柵周期與發(fā)射波長(zhǎng)呈線性關(guān)系，選取的波長(zhǎng)越靠近材料增益峰值時(shí)，激射波長(zhǎng)幅值越大，通過將不同波長(zhǎng)的ＤＦＢ激光器集成在一塊芯片上可做成激光器陣列。圖６改變光柵周期與相應(yīng)出射光譜仿真圖（下轉(zhuǎn)第６０頁(yè)）３６２０１７年第１期總第１９９期光通信研究ＳＴＵＤＹＯＮＯＰＴＩＣＡＬＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ２０１７．０２（Ｓｕｍ．Ｎｏ．１９９）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Research progress in terahertz quantum cascade lasers[J]. CAO JunCheng Key Laboratory of Terahertz Solid-State Technology,Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200050,China. Science China（Information Sciences）. 2012(01)
[2]N,Ga共摻雜實(shí)現(xiàn)p型ZnO的第一性原理研究[J]. 趙慧芳,曹全喜,李建濤. 物理學(xué)報(bào). 2008(09)
本文編號(hào)：3520726
【文章來源】：光通信研究. 2017,(01)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)
【部分圖文】：
圖２工作電流未達(dá)到閾值時(shí)的出射光譜仿真圖
的出射光譜仿真圖圖３工作電流達(dá)到閾值時(shí)的出射光譜仿真圖圖４所示為功率－電流－電壓（Ｐ－Ｉ－Ｖ）仿真曲線圖，由圖可知，其閾值電流約為４０ｍＡ，輸出功率為６５ｍＷ，工作電壓約為４．２Ｖ。工作電壓Ｖ的大小與工作物質(zhì)的禁帶寬度Ｅｇ有關(guān)，其關(guān)系為Ｖ≥Ｅｇ／ｅ＝１．２４／λ，（６）式中，λ為帶隙波長(zhǎng)。所以一般情況下，對(duì)于使用寬帶隙材料的短波段半導(dǎo)體激光器，工作電壓偏大。圖４功率－電流－電壓（Ｐ－Ｉ－Ｖ）的仿真曲線圖５所示為改變有源層厚度時(shí)對(duì)應(yīng)的功率－電流仿真圖。有源層厚度ｈ�。保埃埃睿砼c�。保担埃睿硐啾�，閾值電流從４０ｍＡ增大至４４ｍＡ，功率為６４．６ｍＷ略有下降。而當(dāng)有源層厚度分別取８０、７０和６０ｎｍ時(shí)，閾值電流增大到５０ｍＡ，對(duì)應(yīng)的輸出功率逐漸降低至１３．６ｍＷ。當(dāng)有源層太厚時(shí)，限制層對(duì)載流子的限制能力被減弱，致使閾值電流變大。隨著有源層厚度的減小，限制層對(duì)載流子限制作用變大，載流子密度變高，但有源層厚度過小時(shí)，光場(chǎng)會(huì)滲透到限制層中，波導(dǎo)層對(duì)光子的限制作用減弱，損耗增大，導(dǎo)致閾值電流增大，功率減校圖５改變有源層厚度ｈ時(shí)相應(yīng)的功率－電流（Ｐ－Ｉ）仿真圖選取不同的光柵周期可以改變ＤＦＢ激光器的發(fā)射波長(zhǎng)，如圖６所示。由布拉格公式可知，光柵周期與發(fā)射波長(zhǎng)呈線性關(guān)系，選取的波長(zhǎng)越靠近材料增益峰值時(shí)，激射波長(zhǎng)幅值越大，通過將不同波長(zhǎng)的ＤＦＢ激光器集成在一塊芯片上可做成激光器陣列。圖６改變光柵周期與相應(yīng)出射光譜仿真圖（下轉(zhuǎn)第６０頁(yè)）３６２０１７年第１期
層厚度分別�。福�、７０和６０ｎｍ時(shí)，閾值電流增大到５０ｍＡ，對(duì)應(yīng)的輸出功率逐漸降低至１３．６ｍＷ。當(dāng)有源層太厚時(shí)，限制層對(duì)載流子的限制能力被減弱，致使閾值電流變大。隨著有源層厚度的減小，限制層對(duì)載流子限制作用變大，載流子密度變高，但有源層厚度過小時(shí)，光場(chǎng)會(huì)滲透到限制層中，波導(dǎo)層對(duì)光子的限制作用減弱，損耗增大，導(dǎo)致閾值電流增大，功率減校圖５改變有源層厚度ｈ時(shí)相應(yīng)的功率－電流（Ｐ－Ｉ）仿真圖選取不同的光柵周期可以改變ＤＦＢ激光器的發(fā)射波長(zhǎng)，如圖６所示。由布拉格公式可知，光柵周期與發(fā)射波長(zhǎng)呈線性關(guān)系，選取的波長(zhǎng)越靠近材料增益峰值時(shí)，激射波長(zhǎng)幅值越大，通過將不同波長(zhǎng)的ＤＦＢ激光器集成在一塊芯片上可做成激光器陣列。圖６改變光柵周期與相應(yīng)出射光譜仿真圖（下轉(zhuǎn)第６０頁(yè)）３６２０１７年第１期總第１９９期光通信研究ＳＴＵＤＹＯＮＯＰＴＩＣＡＬＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ２０１７．０２（Ｓｕｍ．Ｎｏ．１９９）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Research progress in terahertz quantum cascade lasers[J]. CAO JunCheng Key Laboratory of Terahertz Solid-State Technology,Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200050,China. Science China（Information Sciences）. 2012(01)
[2]N,Ga共摻雜實(shí)現(xiàn)p型ZnO的第一性原理研究[J]. 趙慧芳,曹全喜,李建濤. 物理學(xué)報(bào). 2008(09)
本文編號(hào)：3520726
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3520726.html
最近更新
教材專著
