导读:本文包含了垂直腔面发射结构论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:激光器,偏振,电极,结构,布拉格,晶体管,光子。
垂直腔面发射结构论文文献综述
周广正,李颖,兰天,代京京,王聪聪[1]（2019）在《垂直腔面发射激光器与异质结双极型晶体管集成结构的设计和模拟》一文中研究指出垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting lasers,VCSELs)和异质结双极型晶体管(heterojunction bipolar transistor, HBT)都是纵向电流器件,可以集成在同一外延片上,通过HBT基极电流调制VCSELs的输出光功率.本文设计了一种VCSELs与HBT集成结构,该结构包括VCSELs和PNP In Ga P/Ga As HBT,为直接串联结构,并利用PICS3D软件模拟了该集成结构的电光特性.为了模拟能够顺利进行,在模型中加入了过渡集电极.首先将HBT导通,电流由发射极流向过渡集电极,然后增大过渡集电极与N型电极之间的电压,使VCSELs导通且把过渡集电极的电流降为零.由于过渡集电极的电流为零,在实际结构中可以将其移除.模拟结果表明,当电流增益系数为400时,基极电流对输出光功率的最大调制率达到280 mW/m A.本文所设计的集成结构及其模拟方法对光电集成器件(opto-electronic integrated circuit,OEIC)具有一定的指导作用.(本文来源于《物理学报》期刊2019年20期）
梁静,贾慧民,冯海通,唐吉龙,房丹[2]（2019）在《垂直腔面发射激光器氧化孔结构对器件激射性能的影响》一文中研究指出为实现894.6 nm低阈值、高稳定性、单模激光输出,设计了具有不同台面刻蚀结构的垂直腔面发射激光器(VCSEL)器件,研究了台面直径和氧化孔结构对器件激射性能的影响。研究结果表明:VCSEL台面直径越大,阈值电流越大;氧化孔径越偏向圆形,边模抑制比越高。制备了氧化孔为圆形、直径为4.4μm的VCSEL器件,该器件在70～90℃工作温度及0.6 mA驱动电流下实现了894.6 nm单模激光输出,边模抑制比高于35 dB。(本文来源于《中国激光》期刊2019年03期）
王霞,郝永芹,晏长岭,王作斌,王志伟[3]（2018）在《高功率单高阶模倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器（英文）》一文中研究指出提出并研究了一种带有环形出光孔的倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器.该器件最突出的结构特点在于,支持稳定的单高阶横向模式激射.在输入电流为六倍阈值电流时,输出功率高达9.8 m W,边模抑制比将近30 d B.在外界为360 K高温时,输出功率仍可达4 m W.且其远场表现出的高斯光束发散角较小.(本文来源于《红外与毫米波学报》期刊2018年02期）
冯源,郝永芹,王宪涛,刘国军,晏长岭[4]（2017）在《850nm垂直腔面发射激光器结构优化与制备》一文中研究指出根据分布布拉格反射镜(DBR)的工作原理,优化量子阱(QW)和DBR结构,采用Crosslight计算机模拟软件模拟了垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的反射谱和QW增益谱,确定QW组分、厚度以及DBR的对数。采用分子束外延技术外延生长并制备了850nm顶发射VCSEL。测试结果表明,阱宽为5nm的In_(0.075)Ga_(0.925)As/Al_(0.35)Ga_(0.65)As QW,在室温下激射波长在840nm左右,设计的顶发射VCSEL结构通过Ocean Optics Spectra Suite软件验证,得到室温下的光谱中心波长在850nm附近,证实了结构设计的正确性。(本文来源于《中国激光》期刊2017年03期）
江孝伟[5]（2016）在《内腔亚波长光栅可调谐垂直腔面发射激光器结构设计及研究》一文中研究指出随着信息化时代科学技术的高速发展,高性能垂直腔面发射激光器(Vertical cavity Surface Emitting Laser)已成为面向高速高密度集成的光互联核心器件。其具有自身独特的圆形对称光斑、小体积、低功耗和高相干度阵列集成等特点,并且与传统边发射激光器相比,无需解理封装可直接在片测试分析,大大降低了制造成本。因此,具有重要的商业和军事价值并被大量生产,被广泛地应用到光交换、光互连、光计算和生物医疗等领域中。所以,最近几年,可调谐VCSEL已逐步实现局域网单/多模光纤传送数字通信(接入网、骨干网)和密集波分复用(DWDM)系统等全光网络应用。另一方面,人们对光源性能的要求也越来越高,例如,在超快宽带光信息网络、高性能超级计算机(HPC)中,需要实现超过1×106的光信道,而传统VCSEL激光器可以获得25Gbps以上的调制速率,但是由于受到量子阱中电子响应速度的限制,进一步提高调制速率变得非常困难。在电子产品研发(激光鼠标、激光电视、激光雷达)、医学成像扫描等新领域中,为了获得更高的可靠性和产品质量,要求激光光波单模偏振输出。综合看来,传统VCSEL在上述高新技术领域面临一方面如何达到宽范围光波单偏振化,以实现更低的色散噪声和更多的信道空间;另一方面如何保持高集成化,以实现更低的成本和更小的体积;因此,宽范围可调谐VCSEL偏振控制技术的研究成为高性能半导体光源领域中的研究热点和难点。为解决这些难题,我们基于微纳光栅结构,发展可调谐VCSEL多光腔耦合理论,提出耦合光栅微腔激光器结构;以及在此基础上实现全偏振控制的可调谐VCSEL技术。在光波偏振控制过程中,利用光栅强衍射效应对正交偏振态进行调制的方法,实现宽范围全偏振光波锁定并行调谐输出。本文的主要内容如下:1.根据等效介质理论分析得到不同亚波长光栅参数下偏振光的等效折射率变化特性。在此基础上,利用严格耦合波法分析了亚波长光栅设计对不同偏振光的透射率影响,并实现TE和TM两种偏振光的等效折射率各向异性差达到1.5。研究发现,亚波长光栅周期设计对于TE和TM偏振光的等效折射率影响非常小,对于TM偏振变化折射率为0.0035而对于TE为0.0014。在入射波长为850nm的情况下,对TE和TM偏振光,亚波长光栅占空比为0.23和0.8时,TE和TM偏振光的透射率均可达到99%。此外,亚波长光栅的厚度对TE和TM偏振光的透射率具有周期性影响,在每个周期内存在着最佳光栅厚度使它们的透射率达到最优,对于TE偏振光的周期是150nm,TM偏振光的周期是300nm。2.建立波长可调谐VCSEL物理模型,研究不同光栅结构设计对偏振控制和波长调谐特性的影响。对比亚波长光栅位于内腔、顶DBR上表面,顶DBR下表面叁种结构设计时的波长调谐范围和偏振稳定性。当空气隙变化300nm时,内腔亚波长光栅VCSEL波长调谐范围达到54nm,而另外两种结构设计分布为20nm和12nm。最终得到宽范围偏振稳定内腔亚波长光栅VCSEL最优结构设计。3.设计并优化内腔亚波长光栅波长可调谐VCSEL,理论分析了亚波长光栅参数对TE/TM偏振波长调谐范围的影响关系,并获得最大TE/TM偏振调谐范围的光栅参数:对于TE偏振最佳的亚波长光栅参数是:占空比0.6,厚度100nm,周期200nm,而对于TM偏振是占空比0.07,厚度150nm,周期200nm。最后研究了内腔亚波长光栅可调谐VCSEL的阈值增益,从而得出TE/TM单偏振最大波长调谐范围,在TE偏振稳定下18nm波长调谐范围,而对于TM偏振可实现21nm的波长调谐范围。(本文来源于《北京工业大学》期刊2016-05-01）
晋蕾[6]（2015）在《垂直腔表面发射激光器与纳光子结构的集成一体化研究》一文中研究指出随着科技的发展,人们对数据处理和数据传输的需求量越来越大。近几年来计算机的CPU数量从最初的单核发展为目前的几十核,这大大提高了数据处理速度。而由于目前基于电子的信息处理网络的发展已经接近电子速度的极限,为了提高信息的传送速度人们开始搭建全光网络。全光网络中光源是必不可少的一部分。VCSEL由于其阈值电流较低,输出光束为圆形对称,具有较高耦合效率等特点,作为较理想的半导体光源被广泛应用于光互联、光通信等领域。随着人们不断的探索,在过去的几十年中VCSEL的性能有了巨大的提高。但传统的VCSEL出射光束的发散角一般为17°~20°,为了使激光束有更好的准直效果,人们提出组合光学透镜结构、外延腔结构、微透镜结构和光子晶体结构等。但这些方法均有缺陷:组合光学透镜结构,外延腔结构和微透镜结构难以集成;将光子晶体结构引入VCSEL破坏了原有的布拉格反射层导致反射层的反射率降低,载流子入注效率下降。目前光模块的集成化程度逐渐提高,这促使人们进行光源与光学元件集成一体化的研究。纳光子结构具有结构小,易集成等特点使得其成为集成一体化研究中较好的选择。本文主要对VCSEL与纳光子结构的集成一体化进行研究。本文对FDTD算法、时间卷积PML、VCSEL基本结构和理论、光子晶体能带理论等进行了详细介绍。本文研究内容包括渐变折射率光子晶体空气柱形状和空气柱参数渐变规律对聚焦性能的影响,二、叁维光子晶体透镜与VCSEL集成一体化和基于Si材料的光子晶体光纤结构与VCSEL集成一体化这叁个部分,旨在设计出具有较好聚焦效果或者准直效果的并可与VCSEL集成的纳光子结构。在对渐变折射率光子晶体的研究中发现矩形、正方形和部分圆形空气柱切面光子晶体透镜有突破衍射极限的能力。二、叁维渐变光子晶体与VCSEL集成可分别得到一、二维的聚焦斑,并通过调节光子晶体在波传输方向上的周期得到聚焦带的能量较大,聚焦斑的半高全宽较小,x、z两个方向上半高全宽差值较小,并且聚焦斑形状为圆形的可集成叁维光子晶体结构。对光子晶体光纤结构与VCSEL集成的仿真中,通过优化外围空气孔的周期、周期个数以及半径,光子晶体光纤的厚度和有无中心空气孔这五个参数得到拥有较小发散角和较小偏振影响的可集成光子晶体光纤结构。(本文来源于《电子科技大学》期刊2015-04-01）
李洪雨[7]（2014）在《单模表面浮雕结构垂直腔面发射激光器的特性研究》一文中研究指出垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种新型半导体激光器,它具有出光方向垂直于衬底、易于实现二维阵列结构、阈值电流低、发光效率高、发散角小等优点,使它在光通信、光互联、光信息处理以及各种高速并行网格等方面有着广泛的应用。虽然,VCSEL的出光功率、转换效率、传输速率、可靠性方面得到了不断的改善,但是由于器件多横模激射的缺点,限制了它在激光打印、高速光通信、自由空间光互联、激光测距等领域的应用。对于传统氧化物限制型VCSEL来说,氧化孔径大于3.5-4μm时器件就不能实现单模工作,而高功率又需要较大的孔径。表面浮雕结构是一种可以实现大孔径、高功率、单模、氧化物限制型VCSEL的方法。通过在VCSEL的上分布布拉格反射镜(DBR)表面刻蚀出一定深度,可以增加高阶模的损耗,达到模式选择的作用,实现单模激射。以往对表面浮雕结构的研究在于实现基横模VCSEL,本论文则提出一种新结构,来实现单一阶横模的工作,该结构的特点在于器件可以通过加大注入电流来实现大功率单模的激射,激光的远场发散角较小。本文的研究内容主要包括:1对VCSEL的基本结构和理论进行介绍。2提出一种新型的表面浮雕结构VCSEL结构,并通过软件对该结构进行模拟,验证其设计的合理性。3对器件制备的流程进行设计,优化了器件制备过程中的关键技术:刻蚀技术、选择氧化技术以及P面电极制备技术。4对单模表面浮雕结构垂直腔面发射激光器进行了测试与分析。(本文来源于《长春理工大学》期刊2014-12-01）
魏冬寒[8]（2013）在《新结构垂直腔面发射激光器热特性及工艺研究》一文中研究指出散热问题一直制约着垂直腔面发射激光器(VCSEL)的发展,为了改善器件的热特性,本文在传统圆形电极的基础上,提出一种新型的桥形电极,使器件的导电面积和散热面积都有所增加,大幅度改善器件的散热性能。在同一片外延片上用相同的工艺制备两种结构的器件,同时利用ANSYS有限元热分析软件模拟了它们内部的热场分布。通过计算,传统电极结构器件的热阻为4.79℃/W,新型电极结构器件的热阻为3.30℃/W,新型结构器件热特性明显优于传统结构器件。另外,对比了In焊料和AuSn焊料以及金刚石热沉和铜热沉对器件热应力的影响,同时优化了器件的制作工艺。经测试,新型结构VCSEL的中心波长为981.8nm,光谱半峰宽为0.72nm,器件的阈值电流为0.42A。当注入电流为1.3A时,器件的输出功率最大,达到0.32W。(本文来源于《长春理工大学》期刊2013-03-01）
王伟,宁永强,张金龙,秦莉,王立军[9]（2012）在《矩形结构垂直腔顶发射激光器的偏振特性》一文中研究指出为了获得高功率的偏振激光,对矩形结构的980 nm大口径顶发射垂直腔面发射激光器(VCSEL)进行了研究。实验结果显示,对于400μm×80μm出光口径的矩形VCSEL器件,在工作电流内,水平偏振光和竖直偏振光共同存在,并且水平偏振光一直占据主导地位;而且水平偏振光的光谱相对于竖直偏振光有蓝移。这些现象和理论模型的分析结果非常吻合,证明矩形结构能很好的稳定大口径VCSEL的偏振方向。最后测得矩形VCSEL在水平方向和竖直方向的远场发散角分别为6.9°和10.2°。(本文来源于《发光学报》期刊2012年05期）
张立森[10]（2012）在《大功率垂直腔面发射激光器的结构设计与研制》一文中研究指出与传统的边发射半导体激光器相比，垂直腔面发射激光器具有光束质量好、阈值电流低、单纵模工作、易于二维列阵集成和制造成本低廉等优点，引起了人们的广泛关注。近年来，由于其在固体激光泵浦、医疗、光通讯等领域的巨大应用市场极大地推动了VCSEL器件的研究和发展。面对各种不同的应用，人们制作了不同波段的VCSEL器件，为了泵浦掺铒光纤激光器，研制了高功率980nm器件，而发射波长为1060nm的大功率激光器在医学、工业、军事上具有广泛的应用，另外，采用腔内倍频的方法还可以输出532nm的绿光，市场上的绿光激光器主要是采用这种方法获得。现阶段1060nm VCSEL器件的研究主要集中在光互连等小功率器件。本文主要对大功率1060nmVCSEL器件进行设计，并在此基础上对980nmVCSEL的单管和列阵结构进行优化。首先对1060nmVCSEL器件的有源区和上下DBR进行了理论计算和结构设计。采用张应变的GaAsP材料作为垒层，以降低InGaAs量子阱有源区的平均应变。计算了量子阱的带隙、带阶、量子化子能级等，对比了不同In组分、阱数和阱宽的VCSEL器件性能，最终确定的器件的有源区为3个In_(0.28)Ga_(0.72)As/GaAs_(0.8)P_(0.2)量子阱，阱层厚度为9nm，垒层厚度为15nm。对比了GaAs、Al_(0.15)Ga_(0.85)As和GaAs_(0.8)P_(0.2)叁种材料作为垒层时的温度特性，发现随着温度的升高，GaAs_(0.8)P_(0.2)垒层量子阱的材料增益以及器件的输出功率降低更加缓慢，具有更好的高温特性。选择四分之一波长厚的Al_(0.1)Ga_(0.9)As和Al_(0.9)Ga_(0.1)As作为高低折射率材料组成上下DBR，考虑色散、吸收损耗和串联电阻的影响，采用传输矩阵的方法计算了不同对数DBR的反射谱。P-DBR高反射镜在30对时发射率达到99.9%以上，N-DBR低反射镜在20对时的反射率超过99.3%。利用PICS3D专业软件对该结构进行模拟，考虑温漂的影响，激射光谱的中心波长在1050nm附近，符合要求。在1060nmVCSEL结构设计的基础上，对980nmVCSEL器件的结构进行了优化，综合考虑器件的阈值电流、输出功率以及转换效率等方面，得出了n-DBR的最佳反射率。研制了980nmVCSEL单管和列阵器件，对VCSEL器件的输出功率及激射光谱进行了测试。500μm直径单管器件在注入电流为110A时，峰值功率达到102W，功率密度为52KW/cm~2，与优化前相比有了极大的提高，4*4、5*5列阵器件在100A时，功率分别达到98W和103W。对比了500μm单管器件在连续、准连续和脉冲工作条件下的P-I特性和光谱特性，在连续工作时，随着电流的增加，器件的自热效应导致内部温度升高，使得输出功率很快饱和。而且器件的激射波长发生明显红移，漂移速率达到0.92nm/A，而在准连续下，漂移速率为0.3nm/A，脉冲条件下仅为0.0167nm/A，远小于连续和准连续的情况。建立了垂直腔面发射激光器列阵的热传导模型，利用Comsol Multiphysics软件对模型进行了模拟计算。通过改变底发射列阵中单元直径和间距，得出了列阵温升的趋势。为了降低温升减小列阵尺寸，增加功率密度，单元直径应小于150um，最佳值在50-100um。实验制作了4*4、5*5和8*8列阵并进行了测试，功率分别为580mW、1440mW和2100mW，对应功率密度分别为115W/cm~2、374W/cm~2和853W/cm~2。通过光谱的波长漂移计算出4A时的温升分别为120℃、58℃和38℃。理论模拟结果与实验数据符合的较好，可以对实验进行有效的指导。最后研制的口径为100um的8*8和10*30阵列，连续输出功率分别达到2.73W和5.26W。(本文来源于《中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）》期刊2012-05-01）
垂直腔面发射结构论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为实现894.6 nm低阈值、高稳定性、单模激光输出,设计了具有不同台面刻蚀结构的垂直腔面发射激光器(VCSEL)器件,研究了台面直径和氧化孔结构对器件激射性能的影响。研究结果表明:VCSEL台面直径越大,阈值电流越大;氧化孔径越偏向圆形,边模抑制比越高。制备了氧化孔为圆形、直径为4.4μm的VCSEL器件,该器件在70～90℃工作温度及0.6 mA驱动电流下实现了894.6 nm单模激光输出,边模抑制比高于35 dB。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
垂直腔面发射结构论文参考文献
[1].周广正,李颖,兰天,代京京,王聪聪.垂直腔面发射激光器与异质结双极型晶体管集成结构的设计和模拟[J].物理学报.2019
[2].梁静,贾慧民,冯海通,唐吉龙,房丹.垂直腔面发射激光器氧化孔结构对器件激射性能的影响[J].中国激光.2019
[3].王霞,郝永芹,晏长岭,王作斌,王志伟.高功率单高阶模倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器（英文）[J].红外与毫米波学报.2018
[4].冯源,郝永芹,王宪涛,刘国军,晏长岭.850nm垂直腔面发射激光器结构优化与制备[J].中国激光.2017
[5].江孝伟.内腔亚波长光栅可调谐垂直腔面发射激光器结构设计及研究[D].北京工业大学.2016
[6].晋蕾.垂直腔表面发射激光器与纳光子结构的集成一体化研究[D].电子科技大学.2015
[7].李洪雨.单模表面浮雕结构垂直腔面发射激光器的特性研究[D].长春理工大学.2014
[8].魏冬寒.新结构垂直腔面发射激光器热特性及工艺研究[D].长春理工大学.2013
[9].王伟,宁永强,张金龙,秦莉,王立军.矩形结构垂直腔顶发射激光器的偏振特性[J].发光学报.2012
[10].张立森.大功率垂直腔面发射激光器的结构设计与研制[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
论文知识图
