光波分复用系统中光探测器与光纤光栅前沿技术的研究

摘要

本文针对用于WDM系统的两个关键器件—集成解复用接收器件和光纤光栅进行了深入的研究。集成解复用接收器件是用于WDM系统的接收器件，它可以取代传统的“解复用器(分波器)+探测器”的分立器件组合方式，是WDM的关键技术之一，它是保证WDM技术能够应用于实际系统和网络、发挥自身强大功能的保证。 本文针对适用于WDM系统和网络的集成解复用接收器件——谐振腔增强型(RCE)光探测器，特别是高速、长波长的RCE光探测器进行了研究。本论文对光纤光栅的透射色散特性、非线性进行了研究。综述了目前用于WDM的RCE光探测器和用于WDM网络中解复用接收技术的发展状况，得出了本论文工作所研究的集成解复用接收技术，在波分复用传输系统中，可以取代传统的“解复用器(分波器)+探测器”的分立器件组合方式，对谐振腔增强型(RCE)光电探测器的基本理论作了详细的总结，对器件的性能进行了模拟计算。 本文提出并建立了新的谐振腔增强型(RCE)光探测器的瞬态分析模型，和以往的分析相比在这一模型中综合考虑了器件的隔离层及器件的串联电阻、结电容的影响，将器件吸收层中的光场分布应用于载流子的连续方程，从理论上详细地研究了器件的瞬态响应特性，并给出了不同器件结构参数的计算结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究意义和内容

1.2论文结构安排

参考文献

第二章用于波分复用(WDM)网络中的解复用接收技术及谐振腔增强型(RCE)光探测器

2.1波分复用(WDM)技术和对解复用接收技术的要求

2.2常规的解复用接收技术

2.2.1固定波长解复用接收技术

2.2.2波长可调谐解复用技术

2.3 WDM解复用接收技术

2.3.1固定波长的WDM解复用接收技术

2.3.2波长可调谐的(可选择的)WDM解复用接收技术

2.4 RCE光探测器

2.5 RCE光探测器的分类

2.6不同结构的RCE光探测器

2.7用于制作RCE光探测器的材料

2.8小结

参考文献

第三章谐振腔增强型(RCE)光探测器的理论分析

3.1 RCE光探测器的基本概念

3.2 RCE光探测器量子效率的理论分析

3.2.1 RCE光探测器量子效率分析自洽解析理论

3.2.2 RCE光探测器量子效率分析传输线模型

3.2.3 RCE光探测器量子效率分析传输矩阵模型

3.3高速长波长RCE光探测器的瞬态响应特性的研究

3.4.1理论分析

3.4.2计算结果和讨论

3.4.3结论

3.4高速长波长RCE光探测器频率响应特性的研究

3.5.1理论分析

3.5.2计算结果和分析、讨论

3.5.3结论

3.5小结

参考文献

第四章InP基长波长谐振腔增强型(RCE)光探测器的设计和实现

4.1 Inp基长波长RCE探测器的研究状况

4.2衬底入光的InP基长波长RCE光电探测器的研制

4.2.1衬底入光的InP基长波长RCE光电探测器的设计考虑和器件的结构

4.2.2衬底入光的InP基长波长RCE光电探测器的测试结果

4.3特殊图案欧姆接触实现RCE光探测器的高速性能

4.4基于InP/空气隙DBR的长波长高速RCE光电探测器的研制

4.3.1基于InP/空气隙DBR的长波长高速RCE光探测器的设计思路和器件的结构

4.3.2基于Inp/空气隙DBR的长波长高速RCE光探测器的测试结果

4.5小结

参考文献

第五章 用于波分复用系统的高性能光探测器的研究

5.1概述

5.2一镜斜置三镜腔光探测器的基本原理

5.2.1滤波腔的滤波特性

5.2.2吸收腔的光吸收特性

5.2.3斜镜的解耦特性

5.2.4斜镜的倾角对器件整体性能的影响

5.2.5器件的调谐机理

5.2.7器件的高速响应性能

5.3长波长Inp基一镜斜置三镜腔光探测器高速响应分析

5.3.1器件的结构和分析模型

5.3.2理论分析

5.3.3计算结果分析

5.4高速长波长InP基一镜斜置三镜腔光探测器的设计

5.5基于InP/空气隙DBR的InP基长波长RCE可调谐光探测器和一镜斜置三镜腔光探测器的设计

5.6小结

参考文献

第六章谐振腔增强型(RCE)光探测器的性能测量

6.1概述

6.2半导体光探测器光谱响应测量

6.2.1半导体光探测器光谱响应的测量理论和分析

6.2.2半导体光探测器光谱响应的测量系统

6.3 RCE光探测器的光谱响应的测量

6.4光探测器的高速性能测量

6.4.1时域法-脉冲响应

6.4.2频域法

6.4.3光外差法

6.4.4利用宽光谱光源强度噪声测量半导体光探测器的带宽

6.5 RCE光探测器高速性能测量系统和高速性能测量

6.5.1 RCE光探测器高速性能测量系统

6.5.2 RCE光探测器高速性能测量结果

6.6 RCE光探测器高速性能测量中光源波长的影响

6.7小结

参考文献

第七章均匀光纤光栅透射色散性能和非线性效应的研究

7.1均匀光纤光栅的透射色散

7.2均匀光纤光栅透射色散的实验测量

7.3采用均匀光纤光栅模拟长距离光纤色散的实验研究

7.4光纤光栅的非线性

7.5铒镱共掺的光纤光栅的非线性研究

7.5.1铒镱共掺光纤的非线性

7.5.2铒镱共掺光纤光栅Bragg波长移动的实验研究

7.5.3铒镱共掺光纤光栅的上转换的实验研究

7.6小结

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表的论文

申请和获得专利情况