光子晶体结构分析设计与器件应用.pdf

￡丛国内图书分类号:单位代码:号:也专咳跣┡烫学密级:公开呈斓塞直塑堕匡垩丕圄螋世论文报告提交日期授予单位名称和地址
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签名:幽:遂导师签名:独创性声明关于论文使用授权的说明何引口本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑日期:
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摘要模拟了光子晶体的波导特性——利用方法模拟光子晶体的线缺陷,得到垂直腔面发射激光器哂秀兄档汀⑽榷ㄐ院谩⑹倜ぁ⒌髦扑率高等优点,并且具有光束沿垂直于基片向上发射,便于片上测试,光束发散角小,易于与光纤或其它光学器件耦合等特点,因此非常适合应用在并行光传输和互联领域。但是,常规氧化限制型J迪秩模工作,氧化孔径要求微米,这不仅制作工艺困难,也限制了出光功率,而且串联电阻也比较大,所以要获得高功率单模激射是比较困难的。而光子晶体的引入为峁┝艘桓鍪现高功率单横模光输出很好的途径,光子晶体是一种介电常数呈周期性或者准周期性分布的材料,其物理特性主要有:光子晶体缺陷微腔的高品质因子,光子禁带对自发辐射的调制作用,光子禁带的极高反射率,光子晶体内光传播的异常色散特性,光子能带带边低群速度特性,光子晶体波导对横向光场的调制作用等。由于半导体材料光子晶体的加工兼容微电子平面微纳加工技术,因此光子晶体在光电集成方面具有广泛的科学意义和应用价值。大功率基横模光子晶体垂直腔面发射激光器具有单横模、高功率激射的优点,可应用于光互连、光存贮、精确定位等领域光子晶体垂直腔面发射激光器是在螪区刻蚀带有缺陷的周期性分布的空气孔,其结构类似于光子晶体光纤。光子晶体能控制激光器的光学模式,使得诮洗蟮难趸拙断乱廊槐3值ツ9ぷ鳎蟮难趸拙断应的出光孔径大、出光功率高,既可实现吖β实ズ崮J涑觯痔岣吡其与单模光纤的耦合效率,同时器件的氧化工艺难度也会降低。因此光子晶体晌?萍脊ぷ髡哐芯康娜鹊恪本论文基于光子晶体的基本理论,系统的对光子晶体进行了理论分析:场的分布和传输特性;,从理论上分析了光子晶体模式选择的特性;芯縑模式的理论分析方法,结合光子晶体光纤有效折射率模型,利用刻蚀因子】,对归一化参数进行修正,总结出了光子晶体垂直腔面发射激光器的理论设计方法。另外,本论文对氧化限制型外腔式光子晶体垂直腔面发射激光器注入到有源区的电流密度分布进行分析研究,提出三维电流分布计算模型,利用砑芯苛斯庾泳结构对电流密度分布和器件串联电阻的影响。本模型对于研究、设计氧化限制型
外腔式光子晶体垂直腔面发射激光器提供了一个有用的分析方法。最后,根据上述理论方法,设计出能实现光子晶体ズ崮<ど涞钠骷峁共问⒔理论计算的结果应用到实验中,成功制作了单横模、低阈值、高功率光子晶体垂直腔面发射激光器。结果表明,理论与实验相一致。在本实验室的工艺条件下,探索出制备光子晶体墓丶ひ詹问分析了湿法氧化中温度、氮气流量等参数对氧化速率、质量的影响,实现了高铝组分层的精密氧化控制:同时,用常规光学曝光成功制作了孔径档母咧柿抗子晶体结构,掌握了制作孔直径倒庾泳褰峁沟墓饪坦ひ蘸透杏︸詈系壤胱体煞ǹ淌垂ひ眨蛔詈螅ü笛樘剿鳎兄瞥隹字本岬和周期狄岬等不同结构的光子晶体垂直腔面发射激光器,成功实现了光子晶体牡横模激射,单模激射器件结构为:光子晶体孔直径担Ц癯J岬,氧化孔径岬。在注入电流下,输出功率达,,:光子晶体垂直腔面发射激光器有效折射率能带北京下业大学丁学硕卜学位论文Ⅱ
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目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.:⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..光子晶体的提出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..光子晶体