本文關(guān)鍵詞：基于氮化銦周期可調(diào)諧光柵DFB-LD的分析研究

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【摘要】：隨著通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,需要高速率、大容量并且靈活、節(jié)約的光源滿足下一代系統(tǒng)需求�？烧{(diào)諧DFB-LD因其具有穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)單模輸出而成為目前光通信網(wǎng)絡(luò)的主要光源,本論文利用COMSOL軟件對InN基DFB-LD諧振腔建立2D穩(wěn)態(tài)模型,仿真分析諧振腔中有源層和光柵層的模型尺寸參數(shù),通過與MEMS技術(shù)相結(jié)合提出靜電致動(dòng)結(jié)構(gòu)變光柵周期實(shí)現(xiàn)DFB-LD波長可控輸出,并利用理論與數(shù)值仿真分析其可行性,以便為今后制作該器件提供數(shù)值依據(jù)。本文中主要以InN材料設(shè)計(jì)制作DFB-LD諧振腔中光柵層與有源層,首先在理論上對DFB-LD運(yùn)用了耦合波分析方法;在數(shù)值上運(yùn)用簡便的等效波導(dǎo)的方法計(jì)算了單模輸出條件并設(shè)置了DFB-LD諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù);其次在COMSOL軟件中利用已計(jì)算好的結(jié)構(gòu)參數(shù)值對DFB-LD諧振腔建立幾何模型,通過軟件中參數(shù)化掃描方法對結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行各自仿真,模擬了DFB-LD振蕩峰受H、T和H_t影響的程度,并數(shù)值分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)微小改變時(shí)DFB-LD輸出波長的偏移狀況及FWHM、峰值改變情況。最后依據(jù)光柵周期與輸出波長的關(guān)系,提出制作1290nm~1330nm波段和1530nm~1565nm波段可調(diào)諧DFB-LD的可能性,利用MEMS技術(shù)在理論上設(shè)計(jì)制作了電壓致動(dòng)梳齒結(jié)構(gòu)改變氮化銦光柵周期,探討了能夠調(diào)整輸入電壓的大小實(shí)現(xiàn)對波長可控輸出,并且模擬分析了選擇合適的s值,就能在輸入電壓大于152V時(shí),實(shí)現(xiàn)輸出波長為1290nm~1330nm波段的光柵周期最大位移0.448μm;也能在輸入電壓大于220V時(shí),實(shí)現(xiàn)輸出波長為1530nm~1565nm波段的光柵周期最大位移1.014μm。
【關(guān)鍵詞】：氮化銦 分布反饋式激光器 COMSOL 微機(jī)電系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN248
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 引言8
• 1.2 幾種激光器的介紹8-15
• 1.2.1 FP-LD介紹8-10
• 1.2.2 DFB-LD介紹10-12
• 1.2.3 DBR-LD介紹12-13
• 1.2.4 VCSEL-LD介紹13
• 1.2.5 外腔式激光器介紹13-14
• 1.2.6 各類激光器調(diào)諧方式比較14-15
• 1.3 基于InN器件的研究進(jìn)展15-16
• 1.4 本文的研究目的和意義16-17
• 第二章 相關(guān)背景知識介紹17-27
• 2.1 概述InN的基本性質(zhì)17-20
• 2.1.1 InN材料的晶體結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)18
• 2.1.2 InN材料的電學(xué)性質(zhì)18-19
• 2.1.3 InN材料的光學(xué)性質(zhì)19-20
• 2.2 DFB-LD的基本理論和等效理論分析模型20-25
• 2.2.1 麥克斯韋方程20-21
• 2.2.2 DFB-LD基本理論21-22
• 2.2.3 耦合波分析理論22-24
• 2.2.4 DFB-LD振蕩條件24-25
• 2.3 等效介質(zhì)平板波導(dǎo)理論25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 基于InN的DFB-LD諧振腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模擬分析27-42
• 3.1 基于InN的DFB激光器的軟件建模27-32
• 3.1.1 COMSOL Multiphysics軟件介紹及建模流程27-29
• 3.1.2 DFB-LD諧振腔參數(shù)設(shè)置29-30
• 3.1.3 激光器光柵諧振腔模型建立30-32
• 3.2 優(yōu)化與分析DFB-LD諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù)32-37
• 3.2.1 優(yōu)化后諧振腔的性能介紹32-33
• 3.2.2 有源層厚度的影響33-36
• 3.2.3 光柵深度的影響36-37
• 3.2.4 光柵周期的影響37
• 3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對波長的影響37-41
• 3.3.1 光柵周期對激射波長的影響38-40
• 3.3.2 光柵深度對激射波長的影響40-41
• 3.3.3 有源層厚度對激射波長的影響41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 MEMS集成可調(diào)諧DFB-LD結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真42-58
• 4.1 可調(diào)諧微機(jī)電系統(tǒng)裝置的設(shè)計(jì)42-48
• 4.1.1 微機(jī)電系統(tǒng)概述42-43
• 4.1.2 InN材料的機(jī)械特性43-44
• 4.1.3 驅(qū)動(dòng)方式的介紹44
• 4.1.4 微機(jī)電技術(shù)可調(diào)諧方法設(shè)計(jì)44-45
• 4.1.5 靜電致動(dòng)器原理45-48
• 4.2 InN可調(diào)諧DFB-LD結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模擬仿真48-57
• 4.2.1 InN可調(diào)DFB-LD的制作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.2 靜電驅(qū)動(dòng)器可調(diào)裝置的制作工藝及要求49-51
• 4.2.3 InN光柵周期可調(diào)DFB-LD模擬分析51-53
• 4.2.4 設(shè)計(jì)調(diào)諧裝置尺寸及輸入電壓53-55
• 4.2.5 基于InN光柵周期可調(diào)裝置的可行性探討及仿真55-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 論文總結(jié)58-59
• 5.2 進(jìn)一步工作59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文63-64
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請的專利64-65
• 附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目65-66
• 致謝66

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本文編號：723329