基于半導(dǎo)體激光器件的高級光學(xué)建模與仿真

VCSEL是很有發(fā)展前景的新型光電器件，也是光通信中革命性的光發(fā)射器件。VCSEL的優(yōu)異性能已引起廣泛關(guān)注，成為國際上研究的熱點。如今VCSEL在結(jié)構(gòu)、材料、波長和應(yīng)用領(lǐng)域都得到飛速發(fā)展，部分產(chǎn)品 已進(jìn)入市場。隨著VCSEL的諸多優(yōu)點，其應(yīng)用也越來越廣泛。并且為了適合這些應(yīng)用，VCSEL也朝著多個方向在各自發(fā)展。

近期，第九屆國際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS）&第二十屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA）于廈門召開。期間，“化合物半導(dǎo)體激光器與異質(zhì)集成技術(shù)分會”上，加拿大Crosslight inc首席研發(fā)專家Ahmed NASHED做了”基于半導(dǎo)體激光器件的高級光學(xué)建模與仿真“的主題報告發(fā)，分享了光學(xué)模式模擬、不同VCSEL設(shè)計的仿真結(jié)果等內(nèi)容。

光學(xué)模式模擬涉及光學(xué)模式求解器、標(biāo)量解算器、全矢量解算器。光學(xué)模式求解器，用于計算可能在光學(xué)腔中諧振的光學(xué)模式。

對于每種模式，都需要計算電磁場強度和諧振波長。光學(xué)模式求解器取決于結(jié)構(gòu)的幾何形狀、每層結(jié)構(gòu)的材料參數(shù)?？捎玫慕馑闫魃婕皹?biāo)量解算器、矢量解算器。

報告中同時介紹了標(biāo)量解算器和矢量解算器之間的區(qū)別。全矢量模式是混合模式（EH或HE模式），標(biāo)量模式是線性極化模式（LP模式），LP模式是多種HP模式的混合，因此使用全矢量模式可以更深入地了解實際的激光模式。與標(biāo)量模式相比，全矢量模式在有源區(qū)內(nèi)具有更好的約束。

對于不同VCSEL設(shè)計的仿真結(jié)果，報告分享了圓柱形VCSEL應(yīng)用、3D VCSEL應(yīng)用等內(nèi)容。涉及SR VCSEL、雙結(jié)VCSEL、光子晶體VCSEL（PC-VCSEL）、HCG VCSEL等。當(dāng)前的挑戰(zhàn)，涉及PCSEL無DBR鏡像、光子晶體結(jié)構(gòu)用于定義諧振模式，光子晶體設(shè)計等。

審核編輯：劉清