2微米波段宽带宽高反射率亚波长光栅的设计

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1、学号：S15010093硕士学位论文2微米波段宽带宽高反射率亚波长光栅的设计研究生姓名：谢检来学科、专业：电子科学与技术二○一八年三月分类号：TN248.4密级：公开UDC：编号：2微米波段宽带宽高反射率亚波长光栅的设计Designof2μmSubwavelengthGratingwithWideBroadbandandHighReflectivity学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：电子科学与技术（080900）研究方向：半导体激光器物理与技术申请学位级别：理学硕士指导教师：郝永芹研究员研究生：谢检来论文起止时间：2016.10—2018.0

2、3摘要近年来，随着对半导体激光器需求的日益增长，性能优异、易大规模集成的面发射半导体激光器VCSEL成为一个研究热点，研制出结构简单、反射效率高、易大规模制备集成的腔面反射镜以取代传统的布拉格反射镜（DBRs）成为新型VCSEL中一个亟待解决的问题。本论文采用严格耦合波理论，设计分析了三种（含有一对DBRs的反射镜、具有SiO2光栅层的反射镜、含有一对DBRs与SiO2光栅层的反射镜）具有不同结构的2μm波段TM模亚波长光栅反射镜。反射镜均在2μm波段具有高反射率宽带宽（反射率R>99.9%，其带宽宽度超过180nm）的同时表现出偏振性，以及较大的制作容差，并用等效介质理论简

3、要分析了反射镜的相关特性。结果表明，含有一对DBRs和SiO2光栅层的反射镜在反射率R>99.9%的带宽可达310nm，宽范围的制作容差可使其应用于VCSEL上的大规模制备集成。关键词：亚波长光栅反射镜VCSELGaSbIABSTRACTInrecentyears,withthegrowingdemandforsemiconductorlasers,VCSELwithexcellentperformanceandlargescaleintegrationhasbecomearesearchhotspot.Developingasimplecavityreflectorwith

4、highreflectivityandeasyfabricationonlargescaletoreplacethetraditionalPraguereflector(DBRs)hasbecomeanurgentprobleminthenewVCSEL.Inthispaper,threekinds(mirrorwithapairofDBRs,mirrorwithSiO2gratinglayer,mirrorcontainingapairofDBRsandSiO2gratinglayer)ofTMmodesubwavelengthgratingmirrorswithdiffe

5、rentstructuresaredesignedandanalyzedwiththeRigorousCoupledWaveAnalysis.Themirrorsexhibitpolarizationandlargefabricationtolerancewhilehavinghighreflectivityandwidebandwidth(reflectivityR>99.9%,bandwidthwidthover180nm)inthe2μmband,andtherelatedcharacteristicsofthemirrorarebrieflyanalyzedbythe

6、Effectivemediumtheory.TheresultsshowthatthemirrorwithapairofDBRsandSiO2gratinglayerhasabandwidthupto310nmwithareflectivityR>99.9%,andaverylargetolerancecanmakeitsuitableforlarge-scalefabricationintegrationonVCSELs.Keywords:SubwavelengthgratingmirrorVCSELGaSbII目录摘要...........................

7、.......................................................................................................................IABSTRACT..............................................................................................................................