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光探测器是光通信系统中的重要一环,它将光信号转化为电信号,是光通信系统接收端的核心器件。目前常用的光探测器主要是集成了前置放大器的光电二极管(PIN)以及雪崩二极管(APD)。APD受限于其内在的增益-带宽积,在高速通信系统(如25Gb/s、40Gb/s或更高)中的表现不如人意。PIN集成前置放大器的方案没有增益-带宽积的限制,与APD相比,其性能有较大的提升空间。近年来,垂直腔半导体光放大器(VCSOA)与PIN集成的方案备受关注,VCSOA继承了传统的工作在行波模式下的SOA的低成本、低功耗、易于集成等优点,同时还克服了传统SOA存在的与光纤耦合效率低、偏振敏感、与PIN集成时无法做到外延片一次生长等缺点,因此在一些成本控制要求较高的领域(如光纤入户、局域网等)中有着广阔的应用前景。本论文的创新点在于提出了一种新型的光探测器设计方案,利用VCSOA优良的可集成性,实现了VCSOA与PIN的单片集成,形成了一种新型的、具有优良特性的VCSOA-PIN光探测器。本文介绍了该器件的结构、原理和数值仿真方法等做了详细介绍。然后利用作者编写的仿真程序对VCSOA-PIN光探测器的性能进行了理论研究,并且制作了样品对器件进行了实验验证。本文主要论述了以下几方面内容:(1)介绍了本论文研究的VCSOA-PIN光探测器的基本结构和工作原理。(2)介绍了用来对器件进行仿真的FP等效模型和载流子输运模型等理论基础和程序实现方法。(3)利用作者编写的程序对VCSOA-PIN光探测器的性能进行了仿真计算,对其结果进行总结分析并确定了器件的最终设计结构,以此为依据制作了器件样品并进行了实验验证。