半導(dǎo)體激光器及集成器件溫度控制技術(shù)的研究.pdf

1、半導(dǎo)體激光器作為光源，是光纖通信的核心器件。隨著信息傳遞容量不斷提升，由半導(dǎo)體激光器等分立器件構(gòu)成的光纖通信系統(tǒng)不僅器件數(shù)目多，體積大，而且在能耗、成本上都有很大壓力。采用集成的方法可以減少系統(tǒng)封裝的尺寸，降低單元間的耦合損耗，減少封裝成本，獲得更低的能耗。
　　光電子器件所使用的半導(dǎo)體材料中許多參數(shù)都是溫度相關(guān)的，這導(dǎo)致光子集成器件對溫度相當(dāng)敏感。光子集成器件中不僅不同單元之間存在熱串?dāng)_，工作狀態(tài)的改變也會帶來一定的熱穩(wěn)定時(shí)間。

2、芯片的高集成度，往往帶來高發(fā)熱量，TEC（半導(dǎo)體致冷器）的功耗也會隨之驟增。因此，對半導(dǎo)體激光器及其集成器件的熱特性及溫度控制技術(shù)進(jìn)行研究具有重要意義。本論文的工作可以概括如下：
　?。?）利用有限元方法，對半導(dǎo)體激光器及其集成器件各單元進(jìn)行建模，包括TEC，DFB（分布反饋）激光器，EAM（電吸收調(diào)制器），SOA（半導(dǎo)體光放大器），SG-DBR（采樣光柵分布布拉格反射鏡）激光器，并在兼顧精度的基礎(chǔ)上對模型進(jìn)行了簡化，提高了仿真效

3、率。
　?。?）在半導(dǎo)體激光器及其集成器件中，通常使用熱時(shí)間常數(shù)來估算器件的溫度控制時(shí)間。根據(jù)熱時(shí)間常數(shù)，本文提出了一種直接獲得PID（比例-積分-微分）控制參數(shù)的方法。另外，通過分析過渡熱沉及熱敏電阻，改變材料與幾何參數(shù)，提出了改善熱時(shí)間常數(shù)的手段。并以帶有SOA的SG-DBR激光器為例，分析了光子集成器件在狀態(tài)改變時(shí)各段的熱切換時(shí)間。
　　（3）分析并對比了DFB激光器與DFB-EAM-SOA陣列器件的TEC功耗。提出了