《垂直腔面发射激光器的热场及与电、光耦合的理论分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《垂直腔面发射激光器的热场及与电、光耦合的理论分析（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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( V C S E L ) 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 遘蠢艰麓分法求孵溜捡方程
2、、载漉予扩教方稷、热传撼方程靼光场方援的是泠解，研究了V C S E L 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 - D B R 及双氧化阻制燃对V C S E L 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i i 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V C S E L 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，并对不间深度处的电聪和电流矜布进
3、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 D B R 藕双辍讫黻津# 层时激光嚣中静等势线分帮，分析了N - D B R 和联氧化鬻潮层对V C S E L 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 * D B R 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 - D B Rj c 誊V C S E L 特链
4、京较犬影螭，魏暴不考虑会带来谈差；丽辩双截纯陵箍溪瓣V C S E L 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T H E O R E T I C A LA N A L Y S I SO FT H E R M A L F I E L DA N DI T SC O U P L I N GW I T HE L E C T R I C I T YA N DO P T I C A L F I E L DI NV E R T I C A L - C A V l 篁YS
5、 U 鼗翼l A e 嚣一嚣酝l T T I N GL A S E R SA B S 譬R A C 譬V e r t i c a lC a v i t yS m 壤a e aE m i t t i n gL a s e r s ( V C S E t s ) h a v eb e e ns t u d i e de x t e m i v e t yi nt h ef i e l do fo p t o e l e c t r o n i c so v e rt h ep a s tf e wy e a r s T h ep r i n c i p l ea d v a n t a g e s
6、o fV C S E L so v e rc o n v e n t i o n a le d g e 嚏m i t t i n gl a s e r Sl i ei nu l t r a i o wt h r e s h o l dc u r r e n t , s m a l lf a r - f i e l dd i v e r g e n ta n 出气h i g hm o d u l a t i o nf r e q u e n c y , p o t e n t i a lf o rw a f e rl e v e lt e s t i n ga n dt h ee a s ef
7、o rs i n g l el o n g i m d i n a lm o d eo p e r a t i o na n dt w o d i m e n s i o ni n t e g r a t i o n 。A sar e s u l tt h e ys h o wc o n s i d e r a b l ep r o m i s ef o ra p p l i c a t i o n ss u c ha so p t i c a lf i b e rc o m m u n i c a t i o n ，p a r a l l e lo p t i c a li n t e r
8、c o n n e c t s ，o p t i c a li n f o r m a t i o np r o c e s s i n ga n dn e u r a ln e t w o r k s , e r e 。 Ad i r e c tc o u p l i n gt h e o r e t i c a lm o d e li nq u a s i - t h r e e - d i m e n s i o nf o rt h eg a i n - w a v eg u i d ev e r t i c a l c a v i t ys u r f a c e e m i t t
9、i n gl a s e r sh a sb e e nc r e a t e di nt h i sp a p e r W i t ht h e 蛀n i t e - d i f f e r e n e em e t h o d ，s e l f - c o n s i s t e n ts o l u t i o n sf o rt h eP o s s i o n se q u a t i o n 。i n j e c t e x lc u r r e n td e n s i t y , c a r r i e rc o n c e n t r a t i o n ，o p t i c
10、 a lf i e l da n dt h e r m a lc o n d u c t i o ne q u a t i o n sh a v eb e e nr e a l i z e dt Os t u d yt h et h e r m a l - f i e l dp r o p e r t i e s ，t h ec o u p l i n go f e l e c t r i c i t y ，t h e r m a la n do p t i c a l - f i e l d s ，a n dt h ei n f l 鹏n c 黯o fN D B Ra n dd o u b
11、l eo x i d e - c o n f i n i n gr e g i o n so nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fV C S E L s ，W i t hn u m e r i c a lc a i c u l a l O i l s t h ei n f i u e n c e so fd e v i c es t r u c t u r e ，m a t e d a lp a r a m e t e r sa n do p e r a t i n gc o n d i t i o n sO nt h ed i s t r b u t
12、i o n so ft h ee q u i p o t e n t i a ii h e , c u r r e n td e n s i t y , c a r r i e rc o n c e n t r a t i o n ，o p t i c a lf i e l da n dt e m p e r a t u r ep r o f i l e sh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d 。a n dt h ei n t e r a c t i o n sb e t w e e nt h ec o r r e l a t i v ec h a r a
13、 c t e r i s t i c sh a v eb e e ns t u d i e d 皱t h es 氇r l l et i m e T h em a i nw o r kc a l lb es u m m e du Da 8f o l l o w s ：F i r s f l y , w es t u d i e d 壤et h e r m a l f i e l dp r o p e r t i e so f v e s E L s 。a n da n a b e dt h ei n f l u e n c e so f c u r r e n ts p r e a d i n
14、g , m a t e r i a lp a r a m e t e r sa n do p e r a t i n ge o n d i t i o n so nt h et e m p e r a t u r ed i s t r i b u t i o n s ，S e c o n d l y , w eb e g a nw i t ht h ee l e c t r o d ev o l t a g ea n dc a l c u l a t e dt h ee q u i p o t a n t i a lSd i s t r i b u t i o n s ，c o m p a r
15、 e dt h ed i s t r i b u t i o n so fv o l t a g e s a n dc u r r e n td e n s i t i e si nd i f f e r e n td e p t h so fV C S E L s 。a n dt h e ns t u d i e dt h ei n f l u e n c e so ft h eO X i t 鏖e - c o u f i 哦n gr e g i o nw i t hd i f f e r e n tp o s i t i o n 时t h i c k n e s s a n dt h ed
16、 i f f e r e n ts i z e so ft h eg a i n - g u i d e da p e r t u r ea n de m i t t i r 塔w i n d o wo nt h ed i s t r i b u t i o n so ft h ei 砖e c t e dc u r r e n td e n s i t y ,c a r r i e rc o n c e n t r a t i o na n dt e m p e r a t u r ei nt h ea c t i v er e g i o n 。秘l i 砖l y , w er e a l i z e dt h ec o u p l i n go fe l e c t r i c i t y ，o p t i c a la n dt h e r m a l f i e l d s ，w o r k e d0 砒t h et h r e s h o l dv o l t a g e 。c a l c u l a
