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半导体激光器等效电路模型仿真与参数提取

肖勇

  作为光纤通信系统的光源,半导体激光器具有高速、直接调制等特点而成为光纤通信关键器件之一。光纤通信传输特性的优劣取决于激光器工作特性,因此采用各种方法对激光器性能的研究变得越来越重要。本文就是采用等效电路模型方法对影响激光器的因素进行研究,为优化设计和改善激光器性能提供理论依据和指导。 本文首先对激光器等效电路模型的国内外研究现状作了简要介绍,从能级结构和能级跃迁理论阐述激光器发光原理,论述了激光器基本组成部分及其作用。在此基础上从激光器速率方程出发,推导出等效电路模型。电路模型是由电学回路、光学回路、相位回路再加上封装寄生参量构成。接着讨论各个等效电路在仿真软件中的建模实现过程,最终生成仿真模块。 其次在既定条件下模拟激光器基本工作特性,包括输出功率-注入电流(P-I)特性,电压-注入电流(V-I)特性,小信号频率响应特性,脉冲响应特性,频率啁啾特性,并从物理机制上讨论各个工作特性产生的原因和机理。分析增益压缩因子对激光器输出光脉冲弛豫振荡特性影响。 最后分析直流偏置、工作温度、信号调制强度等外部因素对激光器输出功率、频率响应、频率啁啾等工作特性影响,得出只有适当选择直流偏置、工作温度、信号调制强度才能使激光器达到最佳工作状态。还讨论了因激光器芯片封装产生的寄生参量对激光器频率响应的影响,对激光器的封装设计提供数据支撑。从测量的P-I特性数据和小信号频率响应数据采用扣除法研究激光器速率方程中组合参数提取方法,并给出了由组合参数得到各个独立参数的计算公式,以及详细的计算步骤。……   
[关键词]:半导体激光器;等效电路模型;工作特性;参数提取
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:电子科技大学2011年