垂直腔面发射激光器的热场及与电、光耦合的理论分析

《垂直腔面发射激光器的热场及与电、光耦合的理论分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、河北工业大学硕士学位论文垂直腔面发射激光器的热场及与电、光耦合的理论分析姓名：刘立新申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：赵红东2003.3.1囊直腔箍发射激光器的熬汤及与奄、光藕合盼瑾论分析捷要囊壹照鬻发射激光嚣(VCSEL)楚当赫巍毫予学镁域擐滔跃的磺究课题之一。它与转绕懿避发射激毙器蠼毙其骞雯优越豹特键，铡始，具京擞低懿阑媛、较小熬逡场发教建、塌镱4羰率蹇、易蜜现攀纵模王搏鼹二缝囊嶷，无须鳃理封装即可避稼在嚣测试等，联以，它被广泛应趱于必纾邋{强、势行光互联、光蕊息处理、光神经嬲络譬领域。本文建立了～令囊接粳念豹礁兰维理论模型，遮i遘

2、蠢艰麓分法求孵溜捡方程、载漉予扩教方稷、热传撼方程靼光场方援的是泠解，研究了VCSEL的热场分布特饿，并实现了电、热和光场的凝合，同对考虑丁N-DBR及双氧化阻制燃对VCSEL特性的影响。邋过对这些糊互关联的特性进行数德计冀，分析了器件结构、材料参数和工作条件餐对铸势线分布、淀入有源区豹电流密度、有ii《i区中的载流予浓度、光场强度以及温度分布的影响，并研究了这些特性之间的棚亘影响。熙体工作可以概括如下：首先，研究了VCSEL的熟场特性，分析了电流扩展，材料参数和工作条件对予温度分布的澎响{其次，从电极电压入簪，计算出激光器中的等势线分布，并对不间深度处的

3、电聪和电流矜布进行院较，研究了高阻酝的不同位鬣和不同厚度、限制鼷和池射窗翻半径酌大小对眩流密度、簸流予浓度和湓廉分布的影响；再次，实现7电、光、热藕合，求出了阂俊电聪，计算了不同德譬瞧蕊下豹电流密度分布、载流予浓壤分布和热场分布，分桥了温度和载流予浓旋交亿对折射率、费米能缓和党场的影响：酸盾，给出了考虑N—DBR藕双辍讫黻津#层时激光嚣中静等势线分帮，分析了N-DBR和联氧化鬻潮层对VCSEL电流密度、载流予浓度、滠度帮先场分布耱影嫡。终栗表明，巍不考虑N*DBR鹃影响游，我销酌壤论诗冀绪聚写文献报道耩符：瞧通过诗黪霹鳎N-DBRjc誊VCSEL特链京较犬

4、影螭，魏暴不考虑会带来谈差；丽辩双截纯陵箍溪瓣VCSEL器件提供了一种簿低阏麓，搀翻离输横模的方法。关键溺t罄赢簸瑟发辩激毙器，薰子辨，糟互关联，N登分帘布箍辖反射嚣，双戴纯限制层差塞鉴曼茎整燕垄翌墼垫塑墨兰皇：．垄塑垒簋堡控盐篓———————————一THEORETICALANALYSISOFTHERMAL—FIELDANDITSCOUPLINGWITHELECTRICITYANDOPTICAL—FIELDINVERTICAL-CAVl篁YSU鼗翼lAe嚣一嚣酝lTTINGLASERSABS譬RAC譬VerticalCavitySm壤aeaEmittin

5、gLasers(VCSEts)havebeenstudiedextemivetyinthefieldofoptoelectronicsoverthepastfewyears．TheprincipleadvantagesofVCSELsoverconventionaledge嚏mittinglaserSlieinultraiowthresholdcurrent,smallfar-fielddivergentan出气highmodulationfrequency,potentialforwaferleveltestingandtheeaseforsinglel

6、ongimdinalmodeoperationandtwo·dimensionintegration。Asaresulttheyshowconsiderablepromiseforapplicationssuchasopticalfibercommunication，parallelopticalinterconnects，opticalinformationprocessingandneuralnetworks,ere。Adirectcouplingtheoreticalmodelinquasi-three-dimensionforthegain-wav

7、eguidevertical．cavitysurface．emittinglasershasbeencreatedinthispaper．Withthe蛀nite-differeneemethod，self-consistentsolutionsforthePossion’sequation。injectexlcurrentdensity,carrierconcentration，opticalfieldandthermalconductionequationshavebeenrealizedtOstudythethermal-fieldpropertie

8、s，thecouplingofelectricity，therma