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复折射率波导的模拟分析及可视化实现

鲁鹏程  
【摘要】: 半导体激光器是光电子产业中最重要的组成部分,是继大规模集成电路之 后,信息高技术领域中最有发展前途的产品之一。普通大功率半导体激光器存 在着比较严重的发热问题,特别是腔面灾变性损伤(COD)和大电流工作下的 焦耳热,限制了半导体激光器功率的进一步提高。除此之外,大功率半导体激 光器的光束质量差、发光效率较低,也大大影响了半导体激光器的工作特性, 限制了半导体激光器的应用。 本论文首先分析了普通结构大功率半导体激光器目前存在的主要问题和限 制。针对这些限制,沈教授提出了新型多有源区隧道再生量子阱激光器的新机 理,使得突破了传统激光器内量子效率≤1的限制,可以在工作电流不变的情 况下成倍地提高激光器的发光效率;并且多个独立的有源区通过隧道结耦合可 以显著地增大腔面发光面积,提高了COD水平,改善远场对称性,提高模式稳 定性。 对于大功率半导体激光器,波导结构形式的选择和结构参数的选取对器件 的阈值电流水平、远场发散角、端面光流密度和总光输出功率等重要性能指标 的优化具有重要意义。 一般情况下只考虑实折射率波导是因为折射率虚部与其实部相比对导波过 程的影响可以忽略,而且便于简化问题,但这样往往忽视了问题的关键部分。在 实际的波导结构中,如多量子阱激光器等,一般都包含多个增益区或损耗区, 而增益和损耗与复折射率的虚部相联系,即波导是复折射率波导,因此对波导 的模式分析应求其复传播常数。通过引入复折射率波导,使得我们分析问题时 能够更加抓住问题的本质。因此本论文用一章内容阐述了复折射率波导的数值 求解方法。随后针对单有源区(LD8),双有源区(LD11),三有源区(LD12、LD13、 LD14、),四有源区(LD21)四种结构进行了模拟计算,并与实验测得的数据进 行了对比分析,验证了算法的可行性,为下一步的研究做了一些有益的工作。 最后结合面向对象的编程方法,设计出一个具有图形界面的软件。


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1 鲁鹏程;复折射率波导的模拟分析及可视化实现[D];北京工业大学;2001年
2 包玲;GaAs基大功率半导体激光器和高亮度发光二极管特性分析[D];河北工业大学;2000年
3 李爽;遂道结吸收损耗及其对新型大功率激光器特性影响的研究[D];北京工业大学;2000年
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