收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

半导体激光器辐射效应及影响研究

常国龙  
【摘要】: 近年来,随着航天工业和核工业的发展,光子技术在通信领域的应用越来越受到重视。半导体激光器因为具有体积小、寿命长、功率高、成本低和容易使用等优点广泛应用于光通信系统中,是光通信中的核心器件之一。然而,在具有严重辐射的环境中,半导体激光器的输出光功率会受到辐射干扰,这种干扰对于通信误码率也会产生很大影响。为了降低这种影响可以采取器件加固设计和系统调节的方法。因此,一方面可以通过建立辐射对半导体激光器光功率影响的理论模型,深入分析半导体激光器结构参数以及材料参数对抗辐射性能的影响,为器件加固设计提供参考;另一方面在此基础上建立辐射对通信误码率影响模型,深入了解辐射对通信误码率影响过程及其变化规律,进而寻找调节系统参数的规律降低辐射影响。由于辐射对半导体激光器会产生不同作用机理,因此表现出的效果也不同。总体来说主要会产生两种效应,瞬态电离效应和位移损伤效应,因此光功率模型和误码率模型也都受到这两种效应的影响。基于以上目的本文主要内容包括以下几方面: (1) LD瞬态电离效应光学响应模型研究。瞬态电离效应是辐射导致外层电子电离,并在LD中产生光电流,这种电流与电源注入电流是无差别的,因此进一步导致光功率增加。通过在载流子速率方程中引入电离项,并与光子速率方程联立求解,在单模稳定激射状态下获得LD瞬态电离效应光学响应模型。为了证明该模型的正确性,根据文献[100]中的参数进行了计算,并与实验结果进行了比对,结果表明理论计算结果与文献实验结果相符,从而验证了该模型的正确性。在此基础上定义了光学增益因子,该因子表征了该类型LD光功率对电离效应的敏感程度,它是由激光器本身微观结构、材料参数决定。并且进一步分析了输出镜反射率以及有源层厚度对光学增益因子的影响,该结果可为器件加固设计提供参考。 (2) LD总剂量效应光学响应模型研究。该部分包含两部分内容:首先推导了位移效应光学响应模型,并获得了光功率衰减因子的微观参数表达式;其次建立了半导体激光器辐射效应综合光学响应模型。 利用O. Gilard的半导体激光器阈值载流子密度辐射损伤模型,从载流子速率方程和光子速率方程入手,获得了LD位移效应光学响应模型,在此基础上给出了光功率衰减因子表达式。与Y. H. Zhao等人的衰减因子不同的是,该衰减因子表达式包含了材料、结构参数,可为器件加固设计提供更为直接的参考。在此基础上,分析了输出镜反射率以及谐振腔长度对该因子的影响。并采用1550nm激光器进行了辐射效应验证实验,实验结果验证了该模型的正确性。 辐射对半导体激光器光功率的总体影响应该是瞬态电离效应和位移效应综合作用的结果。因此,在综合考虑了瞬态电离效应的光电流增加因素和位移效应的阈值电流密度衰减因素的基础上,获得了LD辐射效应综合光学响应模型。由于该模型考虑了综合作用结果,因此更具有实际应用价值。 (3)半导体激光器辐射效应对通信误码率的影响及改善方法研究 分别分析了半导体激光器瞬态电离效应光学响应和位移效应光学响应对通信误码率的影响。 首先,利用美国大气海洋局发布的空间高轨辐射环境数据,统计得到高轨环境剂量率概率密度函数近似符合高斯模型。该模型为计算空间高轨电离效应影响打下基础。其次,在考虑入射光功率随机变化和接收机高斯噪声的双重影响下,获得了误码率的计算模型。并根据该模型仿真研究了LD瞬态电离效应光学效应对误码率的影响。再次,将辐射对LD光功率衰减因素引入到误码率计算方程中,建立了LD位移效应光学响应对误码率影响计算模型。并选用典型系统的参数进行了仿真分析。在此基础上,为了降低辐射对误码率的影响,讨论了阈值、消光比、探测器增益系数和LD输出光功率调整对降低辐射影响的作用,并给出了阈值变化模型和消光比最佳取值范围。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN248.4

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘浩源;半导体激光器空间抗辐射的研究[D];长春理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周磊;刘鹏;于晓惠;;基于DSP的空间光通信的精跟踪数字伺服系统的设计[J];长春理工大学学报(自然科学版);2007年04期
2 闻传花;李玉权;洪蜀宁;贲腾;;激光星间通信中不同光学终端的研究[J];电讯技术;2007年04期
3 葛林,邱昆,唐明光;激光空间通信中的天线研究[J];电子科技大学学报;1998年04期
4 高宠;马晶;谭立英;于思源;潘锋;;自由空间光通信的最大后验概率检测[J];光电工程;2007年03期
5 于思源,谭立英,马晶,王俊;激光星间链路中振动补偿技术研究[J];光电子·激光;2004年04期
6 陈云亮,于思源,马晶,谭立英,王骐;一种新型的卫星光通信高速跟瞄探测装置[J];光电子·激光;2005年05期
7 曹阳;艾勇;黎明;谭莹;;空间光通信精跟踪系统地面模拟实验[J];光电子.激光;2009年01期
8 马晶,韩琦琦,谭立英,王骐;卫星光通信技术发展及其影响因素分析[J];光通信技术;2004年10期
9 郭建中;谭莹;艾勇;;卫星光通信中的调制技术研究[J];光通信技术;2006年04期
10 孙立宁,孙绍云,曲东升,蔡鹤皋;基于PZT的微驱动定位系统及控制方法的研究[J];光学精密工程;2004年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 黄常春;EDFA在空间辐射环境中性能分析[D];电子科技大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王苹;解光军;;基于PSPICE的肖特基势垒光电探测器的模拟[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年04期
2 高繁荣,陈炳若,李世清,鄢和平;硅光电二极管快中子和氧离子的辐照效应[J];半导体光电;1998年02期
3 文湘鄂,马莉,李世清;半导体中子嬗变掺杂中的诱生缺陷[J];半导体光电;1999年03期
4 武占春,顾卫东,王晓燕,袁凤坡;1.064μm脉冲高功率量子阱激光器阵列[J];半导体光电;2002年02期
5 邹德恕,廉鹏,张丽,王东凤,杜金玉,刘莹,韩金茹,徐晨,高国,沈光地;980nm半导体激光器远场特性的优化[J];半导体光电;2002年04期
6 吴根柱,齐鸣,何友军,张永刚,李爱珍;半导体激光器腔面镀膜研究[J];半导体光电;2003年03期
7 周震,黄永清,任晓敏;晶片键合技术及其在垂直腔型器件研制中的应用[J];半导体光电;2003年04期
8 刘刚明,武斌;808nm大功率准连续LD阵列[J];半导体光电;2004年06期
9 冯巍巍,王幼林,祝宁华;从等效电路模型分析激光光源的啁啾特性[J];半导体光电;2005年04期
10 宋海鹏;温继敏;陈城;祝宁华;;DFB-LD在不同温度下的频响测量[J];半导体光电;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王涛;唐杰;宋立维;;金属红外主镜的支撑和优化设计[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
2 胡瑾;杜磊;包军林;周江;庄奕琪;;混合集成光电耦合器噪声特性研究[A];第十四届全国混合集成电路学术会议论文集[C];2005年
3 胡放荣;;高功率半导体激光器的军事应用研究[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
4 柴金华;;《光电子学基础》课程“两结合”与“三要素”教学内容的研究与实践[A];2006-2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会2010年全体会议论文集[C];2010年
5 冯展祖;杨生胜;王云飞;高欣;王健;;光电耦合器辐射效应研究[A];第十届全国抗辐射电子学与电磁脉冲学术年会论文集[C];2009年
6 王祖军;陈伟;王桂珍;唐本奇;肖志刚;黄绍艳;刘敏波;张勇;刘以农;;中子辐照超深亚微米NMOSFET的数值模拟研究初探[A];第二届全国核技术及应用研究学术研讨会大会论文摘要集[C];2009年
7 钱凌轩;施鹏程;陈建国;冯振中;;激光二极管阵列高阶侧模的外腔锁定[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
8 单肖楠;路国光;何春凤;秦莉;晏长岭;王立军;;980nm垂直外腔面发射激光器理论分析[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
9 魏龙超;辛玉军;贾哲;沈严;;临近空间无线光通信技术研究[A];第十七届十三省(市)光学学术年会暨“五省一市光学联合年会”论文集[C];2008年
10 肖辉东;邱宗明;郭彦珍;赵念念;;半导体激光器三坐标测量机非接触跟踪测头的实验研究[A];制造技术自动化学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李占国;2μm波段材料外延生长与激光器技术研究[D];长春理工大学;2010年
2 马建立;DPL的光束质量控制及稳定倍频技术研究[D];长春理工大学;2010年
3 侯立峰;高功率垂直腔面发射半导体激光器热理论与制备工艺研究[D];长春理工大学;2010年
4 周俐娜;高Q值微波光子学滤波器的理论和实验研究[D];华中科技大学;2010年
5 刘鹏;高效率泵浦耦合及光纤激光器关键技术研究[D];北京交通大学;2011年
6 孙鸣捷;微型投影显示系统中混合光源照明技术和激光散斑消除技术的研究[D];浙江大学;2010年
7 李永亮;星地激光通信中光束传输仿真和链路特性关键技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 曹长庆;大功率半导体激光器光束特性及应用的若干问题[D];西安电子科技大学;2010年
9 乔忠良;高亮度大功率半导体激光器研究[D];长春理工大学;2011年
10 詹伟达;大功率、高速率电光调制技术研究[D];长春理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵大为;空间热循环和辐照环境对LF6铝合金焊接组织及性能的影响[D];河南理工大学;2010年
2 黄长辉;金属材料断口三维形貌检测与表征分析[D];南昌航空大学;2010年
3 王博;辐射桥面发射激光器工艺与测试[D];长春理工大学;2010年
4 张男;光通信系统跟踪精度测试方法研究[D];长春理工大学;2010年
5 杨鑫会;InGaAsP/InP多量子阱锁模激光器及其超短脉冲产生的研究[D];天津理工大学;2010年
6 王博钰;半导体激光器电源及相关控制技术的研究[D];长春工业大学;2010年
7 郭波;基于LabVIEW的红光高清光学头测试系统研究[D];武汉工程大学;2010年
8 赵干;工程实践中的光纤损耗的研究[D];山东大学;2010年
9 徐升槐;基于OFDR的分布式光纤传感技术的研究[D];浙江大学;2011年
10 楼敏;基于V型耦合腔的激光内腔生物传感器研究[D];浙江大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何兴仁;空间光通信用半导体激光器[J];半导体光电;2000年01期
2 王晓海;;国外空间激光通信系统技术最新进展[J];电信快报;2006年07期
3 罗雁横;张瑞君;;空间辐射环境与光器件抗辐射加固技术进展[J];电子与封装;2009年08期
4 范辉堂;熊国平;;辐射量及其单位的含意和概念[J];公共卫生与预防医学;2006年06期
5 孙莉;;集成电路单元中的抗辐射策略研究[J];硅谷;2010年02期
6 ;Numerical simulation of magnetospheric ULF waves excited by positive and negative impulses of solar wind dynamic pressure[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2009年10期
7 黄建国,韩建伟;脉冲激光诱发单粒子效应的机理[J];中国科学G辑:物理学、力学、天文学;2004年02期
8 林理彬,廖志君,祖小涛,王浙辉;1.3μmInGaAsP半导体激光器的电子辐照效应[J];中国激光;2001年06期
9 徐加强,王传珊;空间电子辐照下半导体器件的抗辐射屏蔽优化[J];上海大学学报(自然科学版);2003年03期
10 高海瑞;;紫外激光器的发展及应用[J];中国新技术新产品;2010年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 李舒浩;太阳耀斑微波尖峰辐射的观测特征提取及参量估算[D];西南交通大学;2006年
2 王连锴;空间激光通信用半导体激光放大器[D];长春理工大学;2008年
3 张海霞;太阳活动周期形成外因的综合研究[D];山东师范大学;2008年
4 陈曲;大功率半导体激光光纤耦合输出技术的研究[D];北京化工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 温广武,雷廷权,周玉;不同形态石英玻璃的析晶动力学研究[J];材料科学与工艺;2001年01期
2 葛林,邱昆,唐明光;激光空间通信中的天线研究[J];电子科技大学学报;1998年04期
3 伍凡;;温度对大型光学镜子质量的影响[J];光学工程;1986年04期
4 刘维慧,吴健;多束部分相干光通过强湍流对光强闪烁的影响[J];光电工程;2004年04期
5 张德良,姜文汉;水平均匀大气中多束照明光在目标上形成光斑的漂移[J];光电工程;1998年02期
6 金国藩,谭峭峰;二元光学[J];光电子技术与信息;2001年05期
7 李真;杨凯;;星间光通信振动对系统性能的影响——直接检测PPM调制方式[J];光电子技术与信息;2006年01期
8 高惠德,李琦,董蕴华,王骐;高斯光束转换成厚环形光束的二元光学元件的研究[J];光电子·激光;1998年03期
9 徐捷,曾庆济,肖石林,唐晓东;掺铒光纤放大器黑盒模型在波分复用系统中的实验验证[J];光通信技术;2002年01期
10 胡东利,艾勇,孙未;基于DSP技术的卫星无线光通信APT系统[J];光通信技术;2004年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗本清;PCM二次群和三次群光发射盘[J];半导体光电;1987年03期
2 王熙,张建江,杨保平,李德才;半导体激光器稳功率电路设计[J];黑龙江八一农垦大学学报;2001年02期
3 徐振华;室温下15GHz直接调制的半导体激光器[J];半导体光电;1986年01期
4 邹建;杜海涛;姬兴;;一种实用半导体激光器阈值电流测试仪[J];实验室研究与探索;2010年10期
5 何纬,江虹;半导体激光器恒功率控制技术[J];气象水文海洋仪器;2004年01期
6 赵毅强;孙权;郑炜;;半导体激光器温度控制模块的设计[J];传感技术学报;2006年04期
7 田振华;孙成林;曹军胜;郜峰利;宁永强;王立军;;准连续输出大功率半导体激光器的结温测试[J];光学精密工程;2011年06期
8 王佳菱;李宾中;;半导体激光器端面反射率的优化[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;1993年04期
9 李大义,卢玉村,陈建国,潘大任;半导体激光器端面镀膜厚度的有效监控[J];四川大学学报(自然科学版);1989年03期
10 吕鸿昌,罗斌,陈建国;半导体激光器谱线展宽因子测量[J];高技术通讯;1996年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张天才;侯占佳;王军民;谢常德;彭墀;;弱反馈下半导体激光器中的光子数压缩[A];第七届全国量子光学学术报告会论文摘要集[C];1996年
2 高业胜;郑光金;赵耀;;乙炔气体吸收半导体激光稳频技术研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 李润兵;王平;王谨;詹明生;;用P-D-H方法对半导体激光器的稳频[A];湖北省物理学会、武汉物理学会2004’学术年会论文集[C];2004年
4 陈云良;王海龙;;半导体激光器的广泛应用[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
5 陈徐宗;张剑;袁杰;陈超;王义遒;;630nm-640nm波段半导体激光频率标准的研究进展[A];第十届全国量子光学学术报告会论文论文集[C];2002年
6 潘振华;王兴;赵宇;高慧;李迎新;;多功能家用半导体激光治疗仪的研制[A];天津市生物医学工程学会2008年年会暨首届生物医学工程与临床论坛论文集[C];2008年
7 张玉驰;王晓勇;李刚;王军民;张天才;;自由运转半导体激光器边模间的强度起伏关联[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
8 惠荣庆;;半导体激光器四波混频中的相位噪声[A];中国科学技术协会首届青年学术年会论文集(工科分册·上册)[C];1992年
9 赵军卫;吴勇;陈绍武;刘福华;;一种实用的连续泵浦半导体激光器驱动电源设计[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
10 张海明;王晋疆;林久令;刘旭升;陈国相;;高功率短脉冲半导体激光器驱动电源的研制[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王晶;朗讯贝尔实验室推出新款半导体激光器[N];通信产业报;2002年
2 ;半导体激光器应用市场广阔[N];中国电子报;2000年
3 邵珍珍 本报记者 张显峰;蓝光半导体激光器让300张光盘变1张[N];科技日报;2005年
4 正 子;超宽带半导体激光器问世[N];光明日报;2002年
5 刘晶;超宽带半导体激光器问世[N];中国电子报;2002年
6 ;高性能超宽带半导体激光器[N];人民邮电;2002年
7 记者 杨耀青;我市10个项目获2840万元[N];西安日报;2011年
8 中国科学院半导体所副研究员 陈少武 韩勤;激光器家族添新丁[N];科技日报;2001年
9 高新区(滨江)报道组 余小平 宋桔丽 记者 王力 通讯员 胡晓辉;人才奖项为何频频青睐高新区(滨江)?[N];杭州日报;2009年
10 ;什么是光纤通信[N];光明日报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李再金;半导体激光器腔面光学膜关键技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
2 田苗苗;电泵浦有机半导体激光器及其特性研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
3 马巧梅;基于半导体激光能量源的直接成型关键技术研究[D];中北大学;2010年
4 常国龙;半导体激光器辐射效应及影响研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 常国龙;半导体激光器辐射效应及影响研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 范贤光;脉冲注入式半导体激光器电—光—热特性及其测试技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 洪治;改善高功率半导体激光器相干特性的研究[D];浙江大学;2001年
8 石英学;噪声用于半导体大功率激光器及双极晶体管可靠性研究[D];吉林大学;2006年
9 徐华伟;852nm半导体激光器结构设计与外延生长[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
10 耿涛;基于光学腔量子电动力学的原子操控[D];山西大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王莹;半导体激光器电导数测量与可靠性分析[D];吉林大学;2009年
2 王晶;半导体激光器可靠性检测系统设计与实现[D];吉林大学;2007年
3 曹瑞明;半导体激光器功率稳定性的研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
4 曲航;低频1/f噪声在半导体激光器可靠性中的应用[D];吉林大学;2007年
5 施志兰;UMXX00半导体激光器可控工作模式控制研究[D];长春理工大学;2008年
6 李轶华;氧化物限制型垂直腔面发射半导体激光器工艺的研究[D];长春理工大学;2004年
7 高扬;半导体激光器噪声测试系统的研究[D];吉林大学;2005年
8 曹兰兰;基于半导体激光器干涉测量长度方法的研究[D];北京交通大学;2011年
9 李冬梅;大功率半导体激光器阵列温度分布模型建立与实验验证[D];河北工业大学;2007年
10 谢海鹤;半导体激光器的解耦控制理论及方法研究[D];南昌航空大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026