文档介绍：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
硕士学位论文
光子晶体激光器设计和有源层多量子阱的光学性质研究
姓名:雷华平
申请学位级别:硕士
专业:微电子与固体电子学
指导教师:吴惠桢
20040701
谶烘铡叶手骸#!光子晶体激光器设计和多量子阱有源层的光学性质研究指导教师:昊惠桢研究员。”’’瓻’“。摘要研究反射镜的反射率与光子晶体的对称力向、厚度、晶格常数和填充因在信息社会中,半导体激光器是一种重要的光电子器件。为了提高半导体激光器的性能,本文将光子晶体结构引入半导体激光器中,利用光子晶体控制光在器件中的传播行为,改善激光器的光场约束和反馈性能。同时本文用光致荧光谱方法研究了应变钩多量子阱的发光性质,并根据应变补偿多量予阱增益谱的偏振选择性简化激光器·的光予晶体设计,从而优化激光器的结构设半导体甀基的光诽宓墓庾幽艽己凸庾咏肌4庸庥诮带图可以得到不同禁带频率的琁基的光子晶体的几何参数。糜Ρ洳钩ザ嗔孔于逶鲆嫫椎钠裱≡裥蕴氐悖杓屏舜庥杈子的关系。计算结果显示对。﨔肷涞腡窆猓庥杈宓暮穸冉輑维光予晶体的有效折射牢理论和光子品体光模型研究了折射率引导的高功率光予晶体垂直腔面发射激光器的单横模激射条件。时,空气孔半径,’与品格常数比值,/牧俳缰滴.:当“.筛展饷粲ü馄追椒ò攵康匮芯苛擞Ρ涠嗔孔于錓/陀Ρ洳钩ザ量子阱疘在小同激发光功率和品格温度下的荧光谱性质,发关键词:二继寮す馄鳎庾悠焚海矫娌ㄕ箍7ǎǖ菥卣螅簧希庵掠ü捎胕娌ㄕ箍7ㄑ芯维三角形结构光子晶体的色散关系,得到了常见反射镜的脊波导麻变补偿多量子阱激光器,矫娌ɑǖ菥卣蠓ㄏ低时反射镜达到仝反射,用疘结构,当品格常数“为痶ジ龅闳毕莨钩晒獬錾淝邻的龅闳毕莨钩晒獬錾淝保ぃ痭的俳缰滴.【现应变补偿多黾子阱具有更好的温度稳定性,当温度上升到玷甓荧光效率抵罞ィ龆訨二应变多量子阱,这个转变温度卜降至因此廊变补偿多量子阱激光器可在更高温度下工作。谱,有效折射率,多量予阱,应变,应变补偿一、计。为中国科学院上海微系统与信息技术研究所硕士学位沦丈
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第一章引言世纪年代初苏联人忍岢霭氲继寮す馄鞯母拍頽同个镜面构成谐振腔实现了同质结注入型激光器的相干光发射队此后随光子晶体激光器激光器—⒎植挤蠢〔】【等单频、窄线宽和动态单模工作的高性能器件。因此半导体激光作温度、调制带宽、出射功率和波长覆盖范围等获得很大提高,新的结构和从器件结构的角度看,半导体激光器在狿腔基础上发展了分布布拉格发射阻及垂直腔面发射激光激光器性能,可将光子晶体结构引入半导体激光器中,利用光子晶体的光子带隙效应、缺陷态和其他独特的光学性质,改善激光器中的光约束和光反馈,为偿际醯姆⒄梗嗔孔于寮す馄鞯男阅艿玫搅撕艽蟮奶岣遊Ρ浜陀Ρ洳问题时分别提出了光子晶体的概念,所谓光子晶体能级的光能够在光子晶体中沿着缺陷传播或在缺陷处局域化。,光子晶体激光器就是光子晶体与光电子时珼霭氲继逯惺芗し涞谋匾L跫。年用两着半导体理论和材料生长技术的发展,单异质结【、双异质结【、量子阱和应变量子阱等有源区结构相继出现使半导体激光器的性能如闽值电流密度、丁设计还在不断产生,如量子线、量子点以及单极性的量子级联激光器【等。器在光信息的传输、交换、处理、和存储中获得广泛的应用。为了进一步提高半导体激光器设计提供新的自由度。另~方面,在有源层研究中,随着应变偿多量子阱的光学性质差异还没有明确的结论,冈此本文采用光致荧光谱方法对两种结构的量子阱的发光效率和温度稳定性等进行研究。年甕】和甁谔致廴绾我种谱苑⒎浜凸庾泳钟蚧琍Ⅲ就是一种介电常数在空间中按某一规律芷分布的光波长尺度的介质材料,光子晶体中规则排列的介质体产生周期性的晶格势,光子的色散关系受到周期势的调制形成光子能带结构,如果品格势作用很强,某频段和偏振的光子被禁止在光子晶体中传播,这就产生光子带隙琍5惫庾泳逯的周期势受到破坏时就会在光子带隙中形成相应的缺陷态能级,频率在缺陷态器件集成的典型例子光子晶体激光器设计和多量子阱有源层的光学性质研究中国科学院上每微系统与信息技术研究所硕士学位论文一
——。/\厂/∑‘\/\√¨∞⋯¨⋯⋯哼::,频率落在光子禁带中的光子不能在光子晶体中传播,只能发生反射和衍射,因此