论文部分内容阅读
当前,光纤通信中的密集波分复用(DWDM)系统由于大容量、高速率、组网灵活等特点,其在核心网的长途干线传输和城域网络中得到了广泛的使用。在DWDM系统中,光波分解复用器件和光探测器是其接收端的重要组成部分,并且是决定整个系统性能的至关重要的器件。集成解复用接收器件同时具有解复用和光探测的特点,拥有低成本、低功耗、小尺寸、高可靠性、易于组装等优点,具有很好的应用前景。本论文围绕用于DWDM系统的具有波长选择性的集成解复用光探测器进行研究,论文的主要创新和研究成果如下：1、理论分析了双吸收层RCE型(RCE-PINIP)光探测器的内部光场分布,基于此对此探测器的量子效率和腔内的驻波效应进行详细的计算和仿真,并分析驻波效应对量子效率的影响。2、分析了RCE-PINIP光探测器的内功率增强系数和波长选择性。理论分析结果表明器件的顶镜和底镜的反射率都很大时,在吸收层很薄时,内功率增强系数取得很大的值,对应着高的量子效率,并且获得峰值量子效率对于给定的顶镜和底镜反射率有一个最优化的吸收层厚度。同时,研究了应用于波分复用系统时,此波长选择性探测器的通道间的交调干扰(C)。在此基础上,计算了反映此器件波长选择性和量子效率的折衷的参数η·C,仿真结果显示在顶镜和底镜的反：射率满足获得最优化量子效率的情况下,存在一个最优化的吸收层厚度使η·C取最大值。3、研究了一种新型的适用于DWDM系统的光探测器,此探测器在结构上由滤波腔和吸收腔两部分组成。滤波腔是由四个Fabry-Perot(F-P)腔级联耦合构成,能达到平顶陡边的光谱响应。吸收腔由PIN探测器和一个圆锥形的顶镜组成,圆锥形顶镜用于增加光在吸收腔中的反射次数,从而使光多次经过吸收层增太量子效率。通过理论分析和优化设计,此结构探测器的量子效率在入射光为1550nm处的峰值量子效率能达到88.87%。另外,器件有很好的平顶陡边光谱响应性能：对中心波长为1550nm的入射光0.5dB带宽为0.4nm,3dB带宽为0.56nm,20dB带宽为0.98nm,具有很好的波长选择性能。4、参与了RCE-PINIP光探测器的实验制备,并对其量子效率和高速响应性能进行测试。测试结果显示,器件在入射波长为1500nm处峰值量子效率约为70%；其3dB频率响应带宽接近3GHz。