一、InGaAs(P)/InP量子阱混合处理对其光电特性的影响(论文文献综述)
谷雷[1](2020)在《高应变InGaAs量子阱激光器结构设计与研制》文中提出量子阱半导体激光器是一种极有发展前途的激光器,具有量子效应高、温度特性好、阈值电流密度低、输出功率大、寿命长等优点,广泛应用于工业、通信、国防军事、医疗保健等领域,成为光电子材料与器件领域国内外研究的重点。要获得长波长半导体激光器外延材料,则需要获得高质量的大应变InGaAs/GaAs量子阱材料。但是,高应变量子阱激光器要求有源区InGaAs含有较高的In组分,与衬底GaAs的失配较大,同时由于材料应变的累积,获得高质量的外延材料十分困难。本文在对半导体激光器波导结构理论分析的基础上,进一步探讨了高功率半导体激光器的结构参数和输出性能的关系,从半导体激光器结构设计、外延生长以及器件特性等方面,讨论了提高高应变半导体激光器输出特性的途径。主要的研究内容和成果如下:(1)采用数值仿真技术研究了高应变InGaAs量子阱结构对器件性能的影响,详细分析了带有模式扩展层量子阱激光器的中心波导层、扩展波导层和内限制层对激光器性能的影响。从理论上分析了模式扩展层对激光器阈值电流密度、限制因子、垂直发散角的影响。提出了采用宽波导、非对称波导结构降低激光器波导光损耗的方法,以及应用渐变异质结界面改善异质结势垒电压降的途径。通过势垒结构的设计与载流子限制特性表征方法,优化了器件量子阱势垒结构、腔长和台面宽度。研究表明,带有模式扩展层的半导体激光器外延结构,使近场光场得到展宽,减小了光学限制因子,使半导体激光器的COD阈值得到提高。设计了高1.5μm、宽50μm的非对称、宽波导的结构的应变量子阱激光器,仿真表明,激光器阈值电流为118.94 mA时,远场垂直发散角为22o;阈值电流为204.9 mA时,远场垂直发散为17o。根据模拟仿真的结果以及理论计算,确定了量子阱激光器的整体外延结构。(2)通过实验方法研究了影响量子阱发光特性的关键因素,包括衬底偏向角、生长温度、生长速率以及V/III比等,以及他们的作用机理。通过改变量子阱的制备条件和参数,制备了多种量子阱激光器。通过原子力显微镜(Atomic Force Microscope,简称AFM)表面形貌检测、X射线衍射检测和光致发光(Photoluminescence Spectroscopy,简称PL谱)光谱检测等多种手段,比较不同因素对其光学性能的影响。结果显示,衬底偏向角是影响量子阱的关键因素,衬底偏向角较小会导致光致发光强度显着增加,半峰宽明显降低,从而提高材料的光学性能。另一方面,通过降低生长温度抑制In,光致发光强度显着增加,半峰宽减小,进而改变In的组成和阱层的厚度,导致波长红移,提高量子阱的光学性能。除此以外,生长速率和V/III比也是影响发光特性的重要因素,通过提高生长速率可以有效提高量子阱的质量,提高V/III比可以改善InGaAs/GaAs量子阱的发光特性。最终,获得了波长为1290 nm的InGaAs量子阱激光器结构。(3)详细研究和分析了量子阱激光器的钝化与解理技术,应用X射线光电子能谱分析(X-ray Photoelectron Spectroscopy,简称XPS)技术分析半导体激光器真空解理与钝化技术的关键影响因素,并采用半导体激光器腔面膜技术,解决半导体激光器的端面损伤退化的问题,实现半导体激光器更长的寿命以及更高的功率。对本文所设计的InGaAs量子阱激光器的进行了制备,得到了阈值电流约为482 mA,斜率效率为0.45 W/A,在连续电流为1.5 A时,激光器的峰值波长为1295 nm的量子阱激光器,与所设计的量子阱激光器相符合,达到了预期的效果。
廖晓露[2](2017)在《基于VCL激光器的多功能集成光芯片的研究》文中研究说明近年来,我国网络覆盖范围不断扩大,传输和接入能力不断增强,宽带技术取得显着进展,产业链已经初步形成,应用服务水平不断提升。物联网、云计算、数据中心、终端服务、车载网络、无线网络、可见光通信等等都将带来网络流量井喷式的发展。而波长路由技术能大大提高光通信网络的可靠性,光通道中的各段链路可采用多个波长,一旦在光通道中有空闲波长,其便可以用来构建新的光通路。这种波长路由技术,包括波长转换技术和光交叉连接技术,可以提高波长利用率,有效解决光交叉连接中的波长竞争、动态路由规划问题,以降低网络的阻塞率,提高网络的灵活性。本课题针对全光网络的需要,提出一种全光波长转换和路由系统,希望能够以V型耦合腔可调谐激光器为基础,将各个不同的有源无源器件单片集成在同一芯片上,从而能够在一定通信波长范围内,实现对光信号放大处理、转换波长、转发路由的功能。本文中V型耦合腔激光器(VCL)是一种基于半波耦合器选模,通过两个有微小光程差的谐振腔的游标效应实现大范围波长调谐并有很高的边模抑制比(SMSR)的激光器。它不需要光栅,制作工艺简单,十分便于集成。本文将基于VCL激光器提出多种方案,并通过仿真设计验证VCL半导体激光器的调谐范围扩展、窄线宽、准连续调谐、啁啾可控等性能。这种低成本高性能的可调谐激光器和多功能大规模集成度的光器件吸引了业界的关注,并成为目前发展的大趋势。本文结合V型耦合腔激光器,提出了延时马赫曾德干涉型(DI-MZI)的SOA交叉相位调制(XPM)波长转换结构,设计包括延时波导、多模干涉耦合器(MMI)、SOA、有源无源耦合器等器件,运用时域行波模型分析目前可实现40Gb/s归零码型全光波长转换的两种模型。本文针对单片集成的技术需求,希望通过quantum well offset、quantum well intermixing或者butt-joint集成平台的搭建,解决上述器件集成不兼容、制作工艺复杂等问题,重点探索了三种集成平台制作工艺。我们成功制作了全光路由芯片,测试实现2.5G的全光波长转换,这将是国内首个实现波长转换并路由的大规模光子集成器件,能缩小与世界先进研究水平差距。总而言之,设计和实现高速光子集成器件可大大减少光网络终端和节点设备的功耗和体积,是下一代光网络发展的关键技术。本课题聚焦于开发高性价比的半导体可调谐激光器,并推向产业应用;同时基于V型耦合腔可调谐激光器进一步探索超高集成度的光子路由器芯片,为未来全光路由技术打下基础。
孟剑俊[3](2017)在《V型腔可调谐激光器高速调制性能的研究》文中研究说明光通信技术的巨大发展是信息化时代的基础。信息化社会,不论从企业到个人还是从办公到消费,始终伴随着对光通信系统传输容量与带宽需求的提升。波分复用技术(WDM)的出现对于光通信技术具有里程碑般的意义,加上同样意义深远的相干调制技术,使得当前骨干网络已经立足100Gb/s,走向400Gb/s,目标1Tb/s。而当前网络中的瓶颈是接入网技术,1OGb/s速率的无源光网络(PON)已经开始大量部署然而面对远期的需求仍显不足,因此WDM技术走向接入网势在必行。这意味着对可调谐激光器的巨大需求,尤其是低成本可调谐激光器的需求。本论文研究一种低成本可调谐激光器一V型腔可调谐激光器(VCL),该激光器没有光栅结构,无需二次外延,并且单电极可调谐,从而简化调制算法,因此可以实现低成本。VCL利用两个谐振腔的游标效应,通过在其中的一个腔内注入电流改变其折射率从而实现信道调谐。同时VCL通过半波耦合器耦合两个腔的输出,半波耦合器具有波长相关的损耗,因而引入了额外的选模机制,从而极大的提高了边模抑制比,改善了VCL的性能。本论文着重研究VCL高速调制性能,通过测量VCL频率响应、啁啾、眼图与误码率来分析其直接调制性能。在当前VCL设计基础上引入新的含A1材料,改进波导结构设计,从而提高其高速调制性能。并且大胆提出大幅度减小VCL体积的200GHz信道间隔的设计方案,结合利用温度间插的方法在200GHz信道间隔设计的VCL中实现100GHz信道间隔的调谐技术,大幅度提高频率响应的同时优化了调谐范围与边模抑制比,在两者之间取得了更好的性能平衡。本论文中还探讨了在VCL中应用啁啾管理技术(CML),成功实现10Gb/s的调制;同时在量子阱混杂技术的基础上设计了 VCL与电吸收调制器(EAM)的集成,做为VCL在10Gb/s速率下工作的另一种方案此外,本论文中还提出并改进了采用片上薄膜电阻发热而不是电注入来调谐的热调谐版本VCL,实现良好性能的同时进一步提出了集成片上加热器(Heater)的设计,用于无制冷同轴封装器件(TO)中,从而进一步降低成本。
玛丽娅,郭旗,艾尔肯,李豫东,李占行,文林,周东[4](2017)在《In0.22Ga0.78As/GaAs量子阱光致发光谱电子辐照效应研究》文中指出对未掺杂的In0.22Ga0.78As/GaAs量子阱材料开展了能量为1 MeV、电子注量达1×1016/cm2的电子束辐照实验。实验结果显示,电子束轰击量子阱材料,通过能量传递在材料中引入缺陷,导致光致发光减弱;电子束辐照后的量子阱中同时存在应力释放和原子互混现象,导致量子阱的发光峰先红移后蓝移;辐照后的量子阱发光波长取决于应变弛豫和扩散的共同作用。
李威[5](2016)在《InP基光子集成器件的二次外延生长》文中提出光器件是光通信系统的基础和核心,是推动光纤通信技术发展的关键器件。光子集成回路(Photonic Integrated Circuits,PIC)是指将若干光器件集成在同一衬底上,构成一个整体,器件之间以半导体光波导连接,使其具有某些功能的光路。与传统的分立光电光处理相比,光子集成芯片具有小型化、小功耗、高功能、高可靠性的优点,降低了成本和复杂性,提高了系统可靠性,是未来光器件的主要发展方向。可调谐波长转换器是光交叉连接网络中的关键器件之一,具有动态波长路由的功能。可调谐波长转换器由有源器件和无源器件组成。有源器件包括可调谐半导体激光器、半导体光放大器;无源器件有耦合器、移相器、延迟线。因此,可调谐波长转换器涉及到有源与无源器件的集成,这就需要通过二次外延生长实现它们的单片集成。其中,半导体激光器和半导体光放大器是可调谐波长转换器的主要组成器件,其外延层包含有InGaAsP层、InP层、P-In P、P+-In P、P+-InGaAs欧姆接触层。本论文采用金属有机化学气相沉积(Metalorganic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)分别对InGaAsP层、InP层、P-InP、P+-InP、P+-In GaAs欧姆接触层进行了单独生长,并通过电化学-电容电压剖析测试技术(ECV)、X射线双晶衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、二次离子质谱仪(SIMS)、光致发光技术(PL)等测试技术对各外延层进行了测试,为二次外延生长做好了准备。然后,采用刻蚀技术和表面清洗措施对一次外延片做了相关处理。最后,采用MOCVD技术二次外延生长了InP层、InGaAsP层、InP层、P-InP、P+-InP、P+-InGaAs欧姆接触层。在二次外延生长结束后,使用SEM、ECV对二次外延芯片进行了测试分析。测试结果表明,二次外延生长质量达到了预期要求,为实现有源器件与无源器件集成奠定了基础。
张欣[6](2015)在《基于量子阱混杂技术的快速波长可切换Ⅴ型耦合腔半导体激光器研究》文中研究指明电信业进入二十一世纪之后,对网络带宽的需求还在持续增加。波分复用技术(WDM)、大范围可调谐激光器和单片集成技术的出现,极大地增加了每个光纤内传送的数据量,同时降低了光通信器件的制作成本。在过去的几十年中,量子阱混杂技术(QWI)被证明为一种简单有效的实现单片集成的方法。而其中的KrF准分子激光器量子阱混杂技术由于效果好、稳定性好,逐渐成为了最有希望的方法之一。在本文中,利用实验室现有的KrF准分子激光器开发了基于紫外激光照射的量子阱混杂技术。首次应用这项技术成功制作了FP激光器和无源波导。测试得到的FP激光器和无源波导的性能甚至比量子阱混杂之前的性能更好。随后,我们将该技术应用到V型腔激光器中,首次实现了基于载流子注入的波长调谐功能。其中腔长差5%的器件可以实现1550nm波段100GHz间隔的32个通道的单电极调谐,同时边模抑制比(SMSR)可以达到35dB,与热调谐的V型腔激光器可以媲美。此外,调谐电流仅0~40mA,比热调谐的电流(>100mA)小得多。最后,我们分析了该激光器的波长切换性能。相邻通道的切换时间仅1ns左右,比热调谐的时间快了4个数量级。我们还研究了间隔通道数对切换时间的影响,发现随着间隔通道数增加,波长切换时间也随之增加,最后在10ns左右趋于饱和。这种单电极控制的快速波长可切换半导体激光器在未来的波长路由光网络中有广阔的应用前景。
朱洪力[7](2015)在《基于量子阱混合的单片集成半导体激光调制器研究》文中研究表明光子集成技术立足于解决当前迅猛增长的通信带宽需求和高成本的分立光电子器件之间的矛盾。移动互联网,大数据与云计算的兴起导致了当前对通信容量快速增长的需求。然而,当前的光通信系统主要还是基于分立光电子器件的组装,简单的规模化无法解决由此而导致的高成本,大尺寸和高能耗问题。借鉴于微电子系统大规模集成化的成功经验,光子集成技术将成为解决当前这一问题的必由之路。本论文主要研究基于InP的有源无源单片集成的激光调制器。首先,简要介绍了当前InP基单片集成的多种集成方案,并对其中性价比最高的量子阱混合(Quantum Well Intermixing,简称QWI)的工作原理和各种实现方法进行了分析。结合我们实验室的现有条件,对其中三种便于实现的QWI方法进行了研究。开发了基于A1203和Si3N4的溅射介质层诱导量子阱混合的方法,扩展了溅射介质层诱导量子阱混合方法的介质材料选择范围。其中溅射Si3N4诱导QWI的方法不仅得到了大约90nm的光致发光(Photoluminescence,简称PL)峰值波长蓝移,而且PL峰值强度还得到了大约33%的增强,而在通常的QWI方法中,PL峰值强度都是降低的。基于金属铜诱导量子阱混合的方法,得到了大约180nm的PL峰值波长蓝移和大约220%的PL峰值强度增强。针对Cu诱导QWI对有源无源区域分布不能精确控制的缺点,改进了工艺,通过增加深刻蚀槽来限制Cu在高温退火下的扩散,从而将Cu诱导QWI的效果限制在指定的区域,进而使得该方法也能够用于精确要求有源无源区域分布的情况。以此为基础,建立了适用于我们实验室的有源无源集成平台。其次,详细介绍了V型耦合腔激光器(V-Coupled Cavity Laser,简称VCCL)与电吸收调制器(Electro-Absorption Modulator,简称EAM)集成的方案。包括每个器件的结构参数,有源无源区域定义以及深刻蚀与浅刻蚀的区域分布,并给出了详细的掩膜设计图。依照工艺开发的进度,先后实现了不含QWI和含有QWI的VCCL+EAM集成器件的结构设计,制作工艺,测试以及结果分析。为了将我们开发的QWI集成平台用于该集成器件,针对添加QWI步骤后无法实现有机胶平坦化的情况,开发了基于单层Si02平坦化的工艺。并且,针对VCCL腔面Si02去除难题,开发了保留腔面Si02并镀金属反射膜的工艺。最后,详细介绍了对高速Q调制DFB激光器(Q-modulated distributed feedback laser,简称QML)如何进行基于行波法的完整物理结构的性能分析,得出了相位区的相位值与相位区的注入电流之间的对应关系,讨论了增益区注入电流对光输出眼图信号的消光比,抖动以及峰值功率波动的影响,从而为高性能QML的结构设计提供了便利的仿真工具。同样依照工艺开发的进度,先后实现了不含QWI和含有QwI的QML集成器件的结构设计与制作。测试了不含QWI的QML器件的静态特性,完成了含有QWI的QML器件的PL测试,实验结果显示出具有良好的有源无源区域分布。
陈开胜[8](2015)在《用于全光信号处理的InP基单片集成器件》文中进行了进一步梳理21世纪是信息大爆炸的时代,迅猛发展的英特网对通信网络的通信容量的要求越来越高。全光信号处理技术有望在光网络节点克服传统光-电-光交换模式对速率的制约而被广泛地研究。而集成化可以大大降低成本和功耗,并提高可靠性,为全光信号处理技术真正用于光通信网络提供了可能。光子集成是未来光通信技术的发展趋势之一。由于InGaAsP的带隙波长为1μm-1.65μm,覆盖通信波段且可调,是制作单片集成器件的理想材料。本文首先研究了InP基单片集成方法,接着设计了InP基无源器件、有源器件和半导体光放大器(SOA)与延时干涉仪(DI)单片集成器件,开发了InP基集成器件的制作工艺,并对这些InP基器件进行了制作和性能测试,最后将它们用于全光信号处理。概括全文的研究和贡献,可以总结为以下几个方面:(1)详细研究了量子阱混合(QWI)和非对称双波导(ATG)这两种InP基单片集成方法。首先介绍了QWI集成方法的机理及几种典型的实现技术;并依据Ⅲ-Ⅴ族材料的扩散理论对氩等离子体增强量子阱混合技术(Ar-PEQWI)进行详细分析和理论建模;同时利用该技术实验实现了110nm的带隙蓝移。接着,分析了ATG集成方法的基本原理。对ATG结构的核心部件——锥形耦合器进行了分析和设计;提出了一种制作工艺简单的单斜锥形耦合器;然后利用变换光学设计了一种用于ATG集成方法的超短垂直耦合器,耦合效率为94.9%,而长度仅3t.μm。最后设计了采用QWI和ATG集成方法实现SOA与DI单片集成器件的工艺流程。(2)设计了SOA与DI单片集成器件和掩膜版图。首先设计了多量子阱外延片的结构和SOA的尺寸。接着基于有限元方法分析并设计了InP基无源直波导和弯曲波导;介绍了多模干涉(MMI)耦合器的基本原理,并设计了1×2和2x2MMI耦合器;然后,依据工作带宽等要求设计了DI的尺寸。最后,设计并绘制了用于工艺开发和器件制作的无源、有源和集成器件掩膜版图。(3)研究了InP基单片集成器件的关键加工工艺。分别开发了紫外光刻、缓冲氢氟酸(BOE)湿法刻蚀Si02、磁增强的反应离子刻蚀(MERIE)和感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀ICP干法刻蚀InP/InGaAsP、电极的制作(包括负胶光刻、金属沉积和剥离、衬底减薄和热退火等)以及InP基器件的后处理等工艺的流程和参数。为实现用于全光信号处理的InP基单片集成器件提供了工艺支持。(4)制作并测试了InP基无源、有源和单片集成器件。首先制作了无源单模和多模脊波导。接着介绍了法布里帕罗半导体光放大器(FP-SOA)的详细制作流程,并成功制作了性能优良的FP-SOA,其自发辐射梳状谱的消光比高达30dB。最后测试了SOA与DI单片集成器件,其中2000μm长的SOA的饱和输出功率高于3dBm,DI的消光比约为16dB、且峰值波长可以通过调节相移器进行调节,AWG消光比高于20dB,这些测试结果显示单片集成器件性能良好。(5)研究基于InP基器件的全光信号处理技术。首先,提出并实验验证了一种基于FP-SOA对微分方程进行全光求解的方案。级联多个FP-SOA可以求解高阶微分方程,而改变FP-SOA的注入电流可以调节被求解微分方程的系数,1阶微分方程的系数的调谐范围为0.0026/ps到0.085/ps,而2阶微分方程的两个系数的调谐范围分别为0.0216/ps到0.158/ps和0.0000494/ps2到0.006205/ps2。接着,基于SOA与DI单片集成器件,利用四波混频效应从实验上实现了10Gbit/s的全光波长转换;利用交叉增益调制结合DI多信道滤波特性实现了10Gbit/s的全光波长转换和波长广播。
鲁坤[9](2015)在《光子集成中的波导外延生长》文中研究表明光子集成技术是光纤通信最前沿、最有前途的领域,它是满足未来网络带宽需求的最好办法。光子集成芯片与传统的分立OEO(光电光)处理相比,降低了成本和复杂性,具有小型化、小功耗、高功能、高可靠性的优点,必将构建一个具有更多节点的全新的网络结构。在光子集成形成的光学模块中,器件之间通过材料生长、光刻制成的光波导实现连接,不仅省去了光纤与芯片之间繁琐的对准和耦合过程,而且可以降低损耗,提高封装的可靠性。本论文采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)分别对光波导中无源部分的n-InP、InGaAsP波导层、p-InP、欧姆接触层(p-InGaAs)进行了生长,并通过电化学电容电压剖析仪(ECV)、光荧光谱仪(PL)、X射线双晶衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)等仪器对外延材料生长质量进行了测试分析,最终为整个波导结构的生长提供了高质量的外延材料,此外还进行了InGaAs P/InP量子阱的生长测试,达到了设计目标,为后期有源波导层的生长以及集成奠定了基础。针对先前ECV腐蚀溶液在对InP基半导体材料载流子浓度测试时出现的问题进行了分析,找出了替代腐蚀液,使得测试效率与之前相比有大幅度提高。
陈铭[10](2015)在《与V型耦合腔波长可调谐激光器集成的电吸收调制器研究》文中认为光通信技术的突破极大地推动了信息化时代的发展,信息化的发展始终伴随着对光通信系统传输容量与带宽需求的提高。以波分复用(WDM)技术为代表的光通信技术是未来构建智能光网络的关键。为了尽量发挥WDM技术的优势,在通信网络中,我们需要波长可调谐的半导体激光器。可调谐半导体激光器能够根据要求来动态调整输出波长,在宽带光通信系统和智能光网络(SDN)中有着重要的应用。为密集波分复用(DWDM)系统中的固定波长激光器提供备份,波长转换以及光路由等都是其重要功能。大规模的应用可调谐激光器将减少所需的备份器件数量,从而简化系统,降低成本,提高可靠性。如今可调谐半导体激光器已成为新一代密集波分复用系统以及全光网络中光子交换的关键光电器件。与此同时,对波长可调谐激光器发出的光进行外调制,可以有效的避免直接调制所带来的高啁啾并在一定程度上克服传统单模光纤中的色散效应。基于QCSE的高速电吸收调制器,由于其低成本,低能耗,结构紧凑且易与DFB激光器、SOA等光器件集成的特点,也已经成为40-Gb/s光通信系统中的关键组件。利用量子阱混合等有源、无源集成技术,设计单片集成的可调谐电吸收调制激光器(EML),对于未来光通信网络的扩大与普及有着重要的现实意义。本文提出了一种基于V型耦合腔波长可调谐激光器与集总型电吸收调制器的新型电吸收调制激光器(EML),采用了量子阱混合技术来进行单片集成;引入了一个简洁的电吸收光调制器模型来分析其高频特性;通过对EML的层状结构以及外部尺寸进行优化,仿真结果显示其电光响应-3 dB带宽可达16GHz,电吸收调制器部分的结电容仅为0.17 pF。最后,依据仿真结果进行了实物器件的制作并对其静态性能进行了测试,我们相信这种新型波长可调谐EML在未来DWDM系统的应用中将发挥重要的作用。
二、InGaAs(P)/InP量子阱混合处理对其光电特性的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、InGaAs(P)/InP量子阱混合处理对其光电特性的影响(论文提纲范文)
(1)高应变InGaAs量子阱激光器结构设计与研制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文的目的和意义 |
1.4 论文的主要内容 |
第2章 高应变量子阱激光器的理论基础 |
2.1 引言 |
2.2 In Ga As材料的基本特性 |
2.2.1 物理特性和能带结构 |
2.2.2 应变对材料特性的影响 |
2.3 应变量子阱激光器的工作特性 |
2.3.1 激射波长 |
2.3.2 增益特性 |
2.3.3 阈值电流密度特性 |
2.3.4 偏振选择性 |
2.3.5 温度特性 |
2.4 生长理论与技术 |
2.4.1 半导体材料的生长机理 |
2.4.2 MOCVD的工作原理 |
2.4.3 MOCVD设备简介 |
2.4.4 MOCVD技术的发展 |
2.5 发光原理与技术 |
2.6 本章小结 |
第3章 高应变In Ga As量子阱激光器结构的优化设计 |
3.1 引言 |
3.2 仿真软件介绍 |
3.3 仿真结果分析 |
3.3.1 模式扩展层对发散角的影响 |
3.3.2 波导结构对器件功率的影响 |
3.3.3 腔长、台面宽度对器件特征参数的影响 |
3.4 高应变In Ga As量子阱整体外延结构设计 |
3.4.1 量子阱设计与参数计算 |
3.4.2 In Ga As量子阱整体外延结构 |
3.5 本章小结 |
第4章 高应变In Ga As量子阱的生长与测试 |
4.1 引言 |
4.2 实验设计 |
4.2.1 实验设备和工艺 |
4.2.2 实验步骤 |
4.3 实验结果分析 |
4.3.1 衬底偏向角对In Ga As量子阱发光特性的影响 |
4.3.2 生长温度对In Ga As量子阱发光特性的影响 |
4.3.3 生长速率对In Ga As量子阱发光特性的影响 |
4.3.4 Ⅴ/Ⅲ比对In Ga As量子阱发光特性的影响 |
4.4 高应变In Ga As量子阱的制备与性能测试 |
4.4.1 量子阱表面形貌分析 |
4.4.2 X射线衍射表征分析 |
4.4.3 PL光谱分析 |
4.5 本章小节 |
第5章 In Ga As量子阱激光器工艺研究与制备 |
5.1 引言 |
5.2 半导体激光器器件工艺流程 |
5.3 半导体激光器真空解理与钝化技术的研究 |
5.3.1 实验设计 |
5.3.2 实验结果分析 |
5.4 大功率半导体激光器腔面膜技术的研究 |
5.4.1 激光对薄膜的破坏作用 |
5.4.2 测量薄膜损伤阈值参数的方法 |
5.4.3 半导体激光器腔面膜系设计 |
5.4.4 制膜工艺对薄膜质量的影响 |
5.4.5 半导体激光器腔面制备和性能分析 |
5.5 器件测试结果分析 |
5.6 本章小节 |
第6章 结论 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(2)基于VCL激光器的多功能集成光芯片的研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 波长可调谐激光器 |
1.2.1 宽带波长可调谐激光器展现状 |
1.2.2 波长调谐范围扩展技术 |
1.2.3 波长准连续调谐技术 |
1.2.4 啁啾可控技术 |
1.2.5 激光器可集成化的光功率探测器 |
1.3 高速光波长转换芯片发展现状 |
1.3.1 光波长转换器芯片 |
1.3.2 光路交换OCS芯片 |
1.3.3 光分组交换OPS芯片 |
1.3.4 光突发交换OBS |
1.4 本论文的章节安排 |
1.5 本论文主要创新点 |
2 基于V型腔激光器的有源器件性能的研究 |
2.1 探索V型腔激光器的性能提升方法 |
2.1.1 调谐范围的扩展 |
2.1.2 准连续调谐的实现 |
2.1.3 啁啾可控的实现 |
2.2 V型腔激光器和光探测器的集成研究 |
2.2.1 刻蚀槽V型腔激光器 |
2.2.2 集成光探测器的性能分析 |
2.3 本章小结 |
3 基于V型腔激光器的多功能芯片的仿真和设计 |
3.1 基于V型耦合腔可调谐激光器的波长转换器 |
3.1.1 基于时域行波模型的V型耦合腔可调谐激光器性能分析 |
3.1.2 基于SOA-XGM的波长转换器 |
3.1.3 基于SOA-XPM的波长转换器 |
3.2 基于V型耦合腔可调谐激光器的4×4光子路由器 |
3.2.1 4×4光子路由器工作原理 |
3.2.2 4×4光子路由器设计 |
3.2.3 4×4光子路由器软件仿真 |
3.3 基于V型耦合腔可调谐激光器的16×16光子路由器 |
3.3.1 16×16光子路由器工作原理 |
3.3.2 16×16光子路由器设计原理 |
3.4 本章小结 |
4 基于V型腔激光器多功能芯片的集成平台研究 |
4.1 集成平台简介 |
4.2 端对接技术 |
4.2.1 端对接技术的工艺 |
4.2.2 基于Butt-Joint的V型腔可调谐激光器 |
4.2.3 分立器件分析 |
4.2.4 4×4光子路由器 |
4.2.5 16×16光子路由器 |
4.3 量子阱混杂技术 |
4.3.1 量子阱混杂技术的工艺 |
4.3.2 基于V型腔的可调谐激光器 |
4.3.3 4×4光子路由器 |
4.4 偏置量子阱技术 |
4.4.1 偏置量子阱技术的工艺 |
4.4.2 基本单元层的外延生长 |
4.4.3 基于V型腔的可调谐激光器 |
4.4.4 N×N光子路由器 |
4.5 本章总结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 未来工作的展望 |
参考文献 |
作者简介 |
个人简介 |
博士在读期间发表论文情况 |
(3)V型腔可调谐激光器高速调制性能的研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 半导体可调谐激光器 |
1.3 半导体激光器高速调制技术 |
1.4 本论文章节安排 |
1.5 本论文主要创新点 |
第二章 V型腔可调谐激光器的原理与设计 |
2.1 V型腔可调谐激光器基本结构 |
2.2 游标效应的作用 |
2.3 半波耦合器的作用与设计 |
2.4 V型腔可调谐激光器的阈值条件 |
2.5 V型腔可调谐激光器调谐机理 |
2.6 V型腔可调谐激光器结构设计 |
2.6.1 量子阱层状结构 |
2.6.2 V型腔可调谐激光器波导结构设计 |
2.6.3 半波耦合器参数设计 |
2.7 集成片上发热薄膜电阻的V型腔可调谐激光器 |
2.8 本章小结 |
第三章 V型腔可调谐激光器制作、测试与封装 |
3.1 V型腔可调谐激光器工艺流程 |
3.1.1 传统V型腔可调谐激光器工艺 |
3.1.2 国外厂家代工工艺步骤 |
3.2 V型腔可调谐激光器芯片测试 |
3.2.1 芯片解理与测试条件 |
3.2.2 V型腔可调谐激光器静态性能测试 |
3.2.3 热调谐V型腔可调谐激光器的测试 |
3.3 V型腔可调谐激光器的封装 |
3.4 本章小结 |
第四章 V型腔可调谐激光器高速直接调制性能与定标测试 |
4.1 影响高速调制性能的因素 |
4.2 V型腔可调谐激光器频率响应与直接调制 |
4.3 误码率测试 |
4.4 啁啾测试 |
4.5 V型腔可调谐激光器TOSA定标测试 |
4.5.1 动态下的单模性能与调谐能力 |
4.5.2 VCL-TOSA初测 |
4.5.3 VCL-TOSA定标测试 |
4.5.4 VCL-TOSA半自动定标测试程序 |
4.5.5 VCL-TOSA可靠性测试 |
4.5.6 VCL-TOSA 50GHz信道间隔的实现与测试 |
4.6 V型腔可调谐激光器高速直调性能的提升 |
4.7 本章小结 |
第五章 V型腔可调谐激光器啁啾管理测试与集成电吸收调制器设计 |
5.1 V型腔可调谐激光器CML测试 |
5.1.1 啁啾管理技术概述 |
5.1.2 CML测试系统 |
5.1.3 CML测试结果与分析 |
5.2 V型腔可调谐激光器集成EAM设计 |
5.2.1 VCL与EAM集成平台方案选择 |
5.2.2 量子阱混杂测试 |
5.2.3 VCL与EAM集成设计 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本论文总结 |
6.2 未来发展方向 |
参考文献 |
作者简介 |
个人简介 |
博士在读期间发表论文情况: |
(4)In0.22Ga0.78As/GaAs量子阱光致发光谱电子辐照效应研究(论文提纲范文)
1 引言 |
2 实验 |
2.1 样品选取 |
2.2 辐照实验 |
2.3 参数测试 |
3 结果与讨论 |
3.1 光致发光谱 |
3.2 发光峰中心波长 |
4 结论 |
(5)InP基光子集成器件的二次外延生长(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 光电集成概念 |
1.2 有源器件与无源器件的集成 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 MOCVD外延生长与测试技术 |
2.1 MOCVD外延技术 |
2.2 MOCVD设备的组成 |
2.3 外延材料测试技术 |
2.4 本章小结 |
3 光子集成器件各外延层生长 |
3.1 可调谐波长转换器的组成 |
3.2 P-InP外延生长 |
3.3 InGaAsP层外延生长 |
3.4 P~+-InGaAs外延生长 |
3.5 全结构生长 |
3.6 本章小结 |
4 二次外延生长 |
4.1 二次外延生长前的样品刻蚀和表面处理 |
4.2 芯片清洗 |
4.3 二次外延生长 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读硕士学位期间发表论文 |
(6)基于量子阱混杂技术的快速波长可切换Ⅴ型耦合腔半导体激光器研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 光通信技术的现状和发展趋势 |
1.2 集成光路技术 |
1.2.1 混合集成 |
1.2.2 单片集成 |
1.3 本文概述 |
1.3.1 章节安排 |
1.3.2 主要创新点 |
第2章 单片集成技术以及量子阱混杂技术概述 |
2.1 单片集成技术的要求 |
2.2 单片集成技术的方法 |
2.2.1 对接再生长 |
2.2.2 选择性区域生长 |
2.2.3 偏置量子阱 |
2.2.4 双量子阱 |
2.2.5 量子阱混杂 |
2.2.6 各种单片集成技术的比较 |
2.3 量子阱混杂技术回顾 |
2.3.1 杂质诱导方法 |
2.3.2 无杂质空位诱导方法 |
2.3.3 低温生长InP方法 |
2.3.4 阳极氧化诱导方法 |
2.3.5 光吸收诱导方法 |
2.3.6 等离子体轰击方法 |
2.3.7 溅射轰击方法 |
2.3.8 离子注入方法 |
2.3.9 各种量子阱混杂方法的比较 |
第3章 量子阱混杂技术的理论模拟 |
3.1 薛定谔方程的数值解法 |
3.2 Ⅲ-Ⅴ量子阱的能带结构 |
3.3 扩散模型 |
3.4 扩散长度对能带结构的影响 |
3.5 k值对能带结构的影响 |
第4章 KrF准分子激光器照射实现量子阱混杂技术的工艺研究 |
4.1 实验原理 |
4.2 实验结果以及参数优化 |
4.2.1 实验现象与结果 |
4.2.2 快速热退火对结果的影响 |
4.2.3 KrF准分子激光器参数对结果的影响 |
4.3 利用KrF准分子激光器量子阱混杂制作的简单光器件 |
4.3.1 FP激光器 |
4.3.2 无源波导 |
第5章 基于量子阱混杂技术的V型腔半导体激光器 |
5.1 V型腔可调谐半导体激光器介绍 |
5.2 包含量子阱混杂的V型腔激光器的制作过程 |
5.2.1 制作对准标记 |
5.2.2 选择性区域量子阱混杂 |
5.2.3 V型腔激光器的标准制作流程 |
5.3 单腔混杂方案的测试结果与分析 |
5.3.1 光致发光谱 |
5.3.2 I-V性能 |
5.3.3 波长调谐性能 |
5.4 双腔混杂方案的测试结果与分析 |
5.4.1 光致发光谱 |
5.4.2 L-I性能 |
5.4.3 单电极波长调谐性能 |
5.4.4 增益谱蓝移的讨论 |
5.4.5 双电极波长调谐性能 |
5.4.6 量子阱混杂波导长度的讨论 |
5.4.7 快速波长切换性能 |
5.5 热调谐和电调谐V型腔激光器的结果对比 |
第6章 总结和展望 |
6.1 本文总结 |
6.2 本文展望 |
参考文献 |
作者在学期间所取得的科研成果 |
(7)基于量子阱混合的单片集成半导体激光调制器研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言:集成是解决通信需求迅猛增长的必由之路 |
1.2 基于光子集成的transmitter发展历史,现状,与未来趋势 |
1.3 本论文的主要研究内容及创新点 |
1.3.1 本论文的主要研究内容 |
1.3.2 本论文的创新点 |
第二章 基于量子阱混合的有源无源集成平台 |
2.1 InP基有源无源集成方案概述 |
2.2 基于量子阱混合的有源无源集成方案详述 |
2.2.1 量子阱混合调整能带宽度的原理 |
2.2.2 量子阱混合实现的方法 |
2.3 量子阱的选择 |
2.3.1 量子阱层状结构选择 |
2.3.2 量子阱带宽表征 |
2.4 基于氩气等离子体诱导混合的量子阱混合 |
2.4.1 实验步骤详述 |
2.4.2 实验结果与讨论 |
2.4.3 实验补充 |
2.5 基于溅射介质层诱导混合的量子阱混合 |
2.5.1 实验步骤详述 |
2.5.2 实验结果与讨论 |
2.5.3 实验补充 |
2.6 基于溅射金属铜诱导混合的量子阱混合 |
2.6.1 实验步骤详述 |
2.6.2 实验结果与讨论 |
2.6.3 实验补充 |
第三章 基于量子阱混合集成电吸收调制器的V型耦合腔激光器 |
3.1 集成器件的原理介绍 |
3.1.1 V型耦合腔激光器原理介绍 |
3.1.2 电吸收调制器原理介绍 |
3.1.3 V型耦合腔激光器与电吸收调制器集成的方案 |
3.2 不含量子阱混合的集成器件 |
3.2.1 器件的制作工艺 |
3.2.2 器件的测试结果与讨论 |
3.3 含有量子阱混合的集成器件 |
3.3.1 器件的制作工艺 |
3.3.2 器件的测试结果与讨论 |
第四章 基于量子阱混合的高速Q调制DFB激光器 |
4.1 集成器件的原理介绍与分析方法 |
4.1.1 Q调制DFB激光器静态工作原理分析 |
4.1.2 Q调制DFB激光器实际工作点的分析 |
4.2 部分增益耦合DFB介绍 |
4.3 不含量子阱混合的Q调制DFB激光器 |
4.3.1 器件制作工艺简介 |
4.3.2 器件测试结果与讨论 |
4.4 含有量子阱混合的Q调制DFB激光器 |
4.4.1 器件制作工艺简介 |
4.4.2 器件测试结果与讨论 |
第五章 总结及进一步工作展望 |
5.1 总结 |
5.2 进一步工作展望 |
作者简介 |
个人简介 |
博士在读期间发表的论文情况 |
参考文献 |
(8)用于全光信号处理的InP基单片集成器件(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 单片集成器件的研究意义 |
1.2 光子集成的关键问题和方法 |
1.3 InP基单片集成器件的国内外研究进展 |
1.4 本论文的工作 |
2 InP基单片集成方法研究 |
2.1 引言 |
2.2 量子阱混合集成方法研究 |
2.3 非对称双波导集成方法研究 |
2.4 本章小结 |
3 SOA与DI单片集成器件结构设计 |
3.1 引言 |
3.2 SOA设计 |
3.3 InP基无源波导的设计 |
3.4 MMI耦合器设计 |
3.5 DI设计 |
3.6 光刻掩模版图设计 |
3.7 本章小结 |
4 InP基单片集成器件的加工工艺 |
4.1 引言 |
4.2 紫外光刻工艺 |
4.3 刻蚀工艺 |
4.4 电极制作工艺 |
4.5 后处理工艺 |
4.6 本章小结 |
5 InP基器件的制作和测试 |
5.1 引言 |
5.2 无源波导的制作和测试 |
5.3 FP-SOA的制作和测试 |
5.4 SOA与DI单片集成器件的制作和测试 |
5.5 本章小结 |
6 基于InP基器件的全光信号处理 |
6.1 引言 |
6.2 基于FP-SOA的微分方程的全光求解 |
6.3 基于SOA与DI单片集成器件的全光波长转换 |
6.4 基于SOA与DI单片集成器件的全光波长广播 |
6.5 本章小结 |
7 总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期发表论文目录 |
附录2 论文中缩略词的含义 |
(9)光子集成中的波导外延生长(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 光子集成的概念 |
1.2 光子集成中的光波导 |
1.3 有源波导和无源波导间的耦合 |
1.4 本文主要研究内容 |
2 MOCVD原理及外延测试技术 |
2.1 MOCVD外延技术发展背景 |
2.2 MOCVD外延生长原理 |
2.3 MOCVD设备的优势特点 |
2.4 MOCVD设备主要组成 |
2.5 外延材料测试技术 |
2.6 本章小结 |
3 外延生长实验 |
3.1 n型InP层掺杂浓度的研究 |
3.2 In GaAs P波导层生长分析 |
3.3 P型InP层掺杂浓度的研究 |
3.4 欧姆接触层的生长分析 |
3.5 In GaAs P/InP量子阱的研究 |
3.6 全波导结构的生长分析 |
3.7 本章小结 |
4 ECV腐蚀方法改进 |
5 总结 |
致谢 |
参考文献 |
(10)与V型耦合腔波长可调谐激光器集成的电吸收调制器研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 波长可调谐激光器简介 |
1.2 激光器高速调制方法 |
1.2.1 直接调制与外调制 |
1.2.2 电光调制器与电吸收调制器 |
1.2.3 行波电极与集总电极 |
1.3 电吸收调制激光器单片集成方法 |
1.4 本文内容提要及主要创新点 |
1.4.1 本论文的章节安排 |
1.4.2 本论文的主要创新点 |
2 基本原理 |
2.1 V型耦合腔波长可调谐激光器简介 |
2.2 电吸收调制器简介 |
2.2.1 量子限制Stark效应 |
2.2.2 电吸收调制器主要性能参数 |
2.3 单片集成对调制器性能的影响 |
2.3.1 EML中的电耦合 |
2.3.2 EML中的光耦合 |
2.4 本章小结 |
3 集总型EML设计与模拟 |
3.1 InP-InGaAsP多量子阱材料特性 |
3.1.1 激光器区域量子阱外延片层状结构 |
3.1.2 调制器区域量子阱外延片层状结构 |
3.2 光波导结构 |
3.2.1 激光器光波导结构设计 |
3.2.2 调制器光波导结构设计 |
3.2.3 锥形光波导过渡结构设计 |
3.3 调制器电路模型和等效网络分析 |
3.3.1 电吸收调制器小信号电路模型 |
3.3.2 等效网路分析 |
3.4 本章小结 |
4 EML调制带宽优化设计 |
4.1 优化设计基础 |
4.1.1 HFSS简介 |
4.1.2 EML材料参数 |
4.2 EML层状结构与外部尺寸优化 |
4.2.1 EML层状结构优化 |
4.2.2 EAM外部尺寸优化 |
4.3 EML匹配电阻与封装设计优化 |
4.3.1 EML高速热沉匹配电阻优化 |
4.3.2 EML高速热沉封装设计优化 |
4.4 本章小结 |
5 元件制作与测试 |
5.1 EML制作与电子显微镜扫描结果 |
5.1.1 EML制作步骤摘要 |
5.1.2 样品电子显微镜扫描结果 |
5.2 EML高频性能测试方法 |
5.2.1 测试系统的校准 |
5.2.2 测试流程概述 |
5.3 EML测试结果与分析 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 单片集成EML优化设计总结 |
6.2 未来发展方向 |
参考文献 |
作者简介 |
个人简介 |
主要学术成果 |
四、InGaAs(P)/InP量子阱混合处理对其光电特性的影响(论文参考文献)
- [1]高应变InGaAs量子阱激光器结构设计与研制[D]. 谷雷. 长春理工大学, 2020(01)
- [2]基于VCL激光器的多功能集成光芯片的研究[D]. 廖晓露. 浙江大学, 2017(03)
- [3]V型腔可调谐激光器高速调制性能的研究[D]. 孟剑俊. 浙江大学, 2017(03)
- [4]In0.22Ga0.78As/GaAs量子阱光致发光谱电子辐照效应研究[J]. 玛丽娅,郭旗,艾尔肯,李豫东,李占行,文林,周东. 光学学报, 2017(02)
- [5]InP基光子集成器件的二次外延生长[D]. 李威. 华中科技大学, 2016(01)
- [6]基于量子阱混杂技术的快速波长可切换Ⅴ型耦合腔半导体激光器研究[D]. 张欣. 浙江大学, 2015(02)
- [7]基于量子阱混合的单片集成半导体激光调制器研究[D]. 朱洪力. 浙江大学, 2015(01)
- [8]用于全光信号处理的InP基单片集成器件[D]. 陈开胜. 华中科技大学, 2015(07)
- [9]光子集成中的波导外延生长[D]. 鲁坤. 华中科技大学, 2015(06)
- [10]与V型耦合腔波长可调谐激光器集成的电吸收调制器研究[D]. 陈铭. 浙江大学, 2015(02)