相位谐振腔增强有源微光电子机械系统设计

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论文以InP基“全空气/半导体”结构有源“微光电子机械系统(MOEMS)”当前研制中所面临的问题为出发点,首次提出并建立了一种新型的谐振型器件的工作原理,我们称之为“相位谐振腔增强(PRCE)”原理。在该原理下,谐振系统的工作波长及其线宽特性将主要由一具有特殊反射相位特性的反射界面决定,而不再是依靠常规的谐振腔体。将该谐振原理应用于垂直腔结构的器件,就可以在不用增加外延材料厚度的情况下,使垂直腔结构能够获得相当于水平条形腔结构的腔长尺度,因而使垂直腔器件的线宽性能得到了根本的改善,从线宽性能上降低了对端面反射率的苛刻要求。同时,该PRCE结构的设计还使得器件的有源部分与无源部分在设计上得到了有效分离。 论文将对该PRCE原理做详细、系统和深入的研究和分析,阐明它在各个方面的特性和行为,同时指明该新型工作原理将如何解决当前相关MOEMS研究所面临的主要困难,并指出该原理的一般特点及意义。 论文将介绍用于验证该PRCE原理所进行的首次试验。试验基于一实际制作的PRCEMOEMS结构,并结合该结构制作,提供出一套包含其主要工艺内容在内的,完整和有效的InP基MOEMS表面微机械加工工艺。试验结果与理论模拟相符,为PRCE理论提供了有力的试验上的支持。 利用PRCE原理,论文进行了对一实用MOEMS高速集成光探测器包括其电学和光学内容在内的完整设计。设计所得的工作于1.55μm长波长、线宽0.2nm、连续调谐范围63nm、量子效率83~89%、且具有8GHz理论电带宽工作能力的器件性能结果,将使其能很好的满足于密集波分复用系统(DWDM)的应用要求。 最后论文工作还对基于PRCE设计的有源MOEMS工艺进行了初步探索,对有源器件中需引入的新工艺内容和环节进行了重点研究。工艺试验完成了包括有源器件主要基本工艺内容在内的整个工艺过程,得到了理想制作的器件结构,为基于PRCE的新型有源MOEMS的研制奠定了基础。
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