近年來互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展迅速,現(xiàn)代化建設越來越先進,社會已經(jīng)進入了以大數(shù)據(jù)為中心的信息時代。以光纖為傳輸鏈路的光互連技術越來越成熟,近些年來光纖傳輸數(shù)據(jù)向著傳輸速度高、傳輸量大、傳輸損耗小的方向發(fā)展,光互連技術也以不可逆轉之勢迅速占領市場,垂直腔面發(fā)射激光器作為光纖傳輸鏈路的光源也受到越來越多的關注。垂直腔面發(fā)射激光器是一種新型的半導體激光器,激光出射方向垂直于諧振腔表面,具有體積小、低功耗、低閾值電流、高溫度穩(wěn)定性、高速調(diào)制、輸出光斑近圓形易于光纖耦合、易于集成等優(yōu)點。隨著光互聯(lián)、光通信對高帶寬,低功耗的需求,高性能垂直腔面發(fā)射激光器成為該領域的主流光源,所以優(yōu)化垂直腔面發(fā)射激光器性能,提高其調(diào)制速度和調(diào)制帶寬,降低功耗,具有重要意義。本論文的主要內(nèi)容圍繞垂直腔面發(fā)射激光器的制備工藝以及激光器的性能優(yōu)化展開,性能優(yōu)化主要依托相關理論對激光器的相關性能進行了理論模擬分析。本論文的具體研究內(nèi)容如下:首先,本文簡單介紹了垂直腔面發(fā)射激光器的研究背景及意義,并對垂直腔面發(fā)射激光器的研究進展做了一些總結,根據(jù)這些總結了得出一些優(yōu)化垂直腔面發(fā)射激光器的方法,另外對垂直腔面發(fā)射激光器的應用做了簡單介紹...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 VCSEL的簡介
    1.2 高速VCSEL的研究背景
    1.3 高速VCSEL的研究進展及現(xiàn)狀
        1.3.1 VCSEL在調(diào)制速度和高溫特性方面的發(fā)展
        1.3.2 VCSEL在長波長領域的研究進展
        1.3.3 VCSEL在高溫和能量效率方面的研究現(xiàn)狀
    1.4 高速VCSELs的研究困難及未來的發(fā)展方向
    1.5 本論文的研究工作
2 高速VCSELs的理論基礎
    2.1 垂直強面發(fā)射激光器的結構
    2.2 VCSEL的基本理論
        2.2.1 VCSEL的內(nèi)部響應
        2.2.2 外部寄生響應
    2.3 高速VCSEL的基本特性
        2.3.1 分布式布拉格反射鏡
        2.3.2 閾值增益
        2.3.3 光限制因子
        2.3.4 閾值電流密度
        2.3.5 縱模特性
        2.3.6 PAM4調(diào)制模式
    2.4 隧道結的理論基礎
        2.4.1 PN結原理
        2.4.2 PN結的單向導電特性
        2.4.3 PN結的耗盡層寬度
    2.5 本章小結
3 VCSEL的制備
    3.1 外延生長技術
    3.2 光刻技術
    3.3 刻蝕技術
    3.4 薄膜生長工藝
    3.5 BCB平坦化工藝
        3.5.1 非光敏BCB工藝
        3.5.2 光敏BCB工藝
    3.6 VCSEL的制備
        3.6.1 制備垂直腔面發(fā)射激光器的工藝流程:
        3.6.2 各步驟工藝參數(shù)
        3.6.3 工藝注意事項
    3.7 實驗失敗工藝總結
    3.8 本章小結
4 高速VCSEL的熱性能
    4.1 高速VCSEL的熱性能分析及優(yōu)化
    4.2 熱性能的基本理論
        4.2.1 熱阻的提取
        4.2.2 熱性能對調(diào)制帶寬的影響分析
        4.2.3 理論模型
    4.3 影響有源區(qū)溫度的結果分析
        4.3.1 氧化孔徑對有源區(qū)溫度的影響
        4.3.2 氧化限制層的厚度對有源區(qū)溫度的影響
        4.3.3 外部驅動電流對有源區(qū)溫度的影響
        4.3.4 布拉格反射鏡材料對有源區(qū)溫度的影響
    4.4 本章小結
5 隧道結在VCSEL中的應用
    5.1 隧道結的特性
        5.1.1 隧道結的電流-電壓特性
        5.1.2 隧道結的摻雜濃度
        5.1.3 隧道結的隧穿概率和隧穿電流
        5.1.4 隧道結耗盡層的寬度
    5.2 隧道結模擬結果與分析
        5.2.1 過渡層對隧道結耗盡層的影響
        5.2.2 隧道結的WKB參數(shù)和隧穿概率
        5.2.3 隧道結的電流特性
        5.2.4 隧道結耗盡層寬度
    5.3 本章小結
6 總結與展望
參考文獻
致謝
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本文編號：3745063