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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王明皓
研究生(外文):WANG, MING-HAO
論文名稱:西格馬型環型共振腔半導體雷射輸出特性之研究
論文名稱(外文):The Study of Output Characteristics of a Semiconductor Laser Diode with σ-Shape Circular Ring Resonator
指導教授:施明昌施明昌引用關係
指導教授(外文):SHIH, MING-CHANG
口試委員:藍文厚李孟恩
口試委員(外文):LAN, WEN-HOULI, MENG-EN
口試日期:2017-07-25
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄大學
系所名稱:電機工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:西格馬型環型二極體
外文關鍵詞:σ-Shape Circular Ring Laser
相關次數:
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半導體環形雷射因為具有環形共振腔,可以得到單模態的輸出特性以及與其他光學被動元件整合的優點,然而研究發現,由於環狀波導及Y-型光耦合波導光學性質容易受到製程參數的影響而造成環形雷射兩端輸出光特性的不穩定,因此本論文主要針對環型共振腔結構上的改良得到穩定的雷射輸出,實驗中利用一西格馬型波導將環型共振腔之一方向光能量引導到另一方向,選擇性地達到環形雷射輸出端的控制,實驗中使用光度-電流量測雷射的啟動條件及光譜儀來分析環型雷射輸出特性,證實西格瑪波導能有效將環形共振腔其中一方向的光強度耦合到環形共振腔另一方向,使環形雷射一端的雷射輸出功率比同樣環半徑的單輸出環型雷射輸出功率大。
Circular ring laser diode was attracted interest of research because of its single mode output characteristics and compatibility of integration with other passive optical components on a same chip. However, the optical characteristic of the circular ring resonator is sensitive to the process parameters of the ridge waveguide structure that will cause unstable output from two Y-junction couplers. In this thesis we demonstrate a method of output control of the circular ring resonator through one selective Y-junction coupler by adding an σ-shape waveguide structure in the circular ring resonators. In the experiments, measurements of light-current (L-I) characteristics and spectral analysis of the laser diode were used to analyze the effect of the σ-shape waveguide to the output of the circular ring resonator. It was proved that σ-shape waveguide can effectively couple light intensity in one direction of the circular ring resonator to the other direction of the circular ring resonator and selectively to enhance the output of the circular ring resonator through one of the Y-junction couple.
目錄
論文審定書 I
誌謝 I
摘要 II
ABSTRACT I
目錄 II
圖目錄 IV
表目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 雷射的歷史及種類簡介 1
1.2 半導體雷射 2
1.3 半導體環型雷射 4
第二章 西格馬型環型雷射原理 11
2.1 半導體雷射簡介 11
2.2 光子與電子的交互作用 13
2.3 雷射居量反轉原理 14
2.4 環型雷射平衡方程式 18
2.4-1 環型共振腔之功率平衡條件 18
2.4-2 單西格馬型雙Y-型耦合輸出雷射功率平衡條件 20
第三章 半導體西格馬型環型雷射元件製作 22
3.1 雷射元件材料結構 22
3.2 西格馬型環型共振腔元件製作流程 23
第四章 西格馬型環型雷射輸出特性量測 33
4.1 量測系統簡介 33
4.1-1 電流-電壓量測系統 33
4.1-2 光譜量測系統 34
4.1-3 L-I量測系統 35
4.2 環型雙輸出雷射輸出模態量測 36
第五章 結論與未來展望 48
參考資料 49

參考資料
[1]孫有慶“光孤子半導體環型雙輸出雷射二極體的製作及光孤子激發波導對雷射光輸出特性響應的研究”
[2]高逸翔“環型半導體雷射輸出模態之研究”.
[3]盧延昌、王興宗半“半導體雷射技術”,ch2-1.
[4]K.Iga,F. Koyama,“Surface Emitting Semiconductor Lasers”1583,150, 1991.
[5]O. Wada, T. Skurai, and T. Nakagai, IEEE J. Quantum Electron,22.805,1995.
[6]K. Y.Liou, U.Koren, S.Chandrasekhar, T. L. Koch, A. Shahar, C. A. Burrus,and R. P. Gnall, Appl. Phys. Lett.54,114,1989.
[7]Natsuhiko Mizutani and Takahiro Numai, “Analysis of Reflectivity for a Beveled Corner Mirror in Semiconductor Ring Lasers”IEEE,Member,OSA. JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 19, NO. 2, FEBRUARY 2001.
[8]N. MATSUMOTO and K. KUMABE, “AlGaAs-GaAs Semiconductor Ring Laser”, JJAP.1977.
[9]M. Sorel, P. J. R. Laybourn, G. Giuliani, and S. Donati.“Unidirectional bistability in semiconductor waveguide ring lasers”,Appl. Phys. Lett. 80, 3051 (2002) doi: 10.1063/1.1474619
[10]蘇偉峻“半導體環型雷射元件中產生非線性介質光孤子特性量測與研究” p53、p63.
[11]M.C. Shih and S.C. Wang, “Fabrication of AlGaInP Circular Ring Laser Resonators by Excimer–Laser-Assisted Etching at Cryogenic Temperature” Jpn. J. Appl. Phys. 47(2008)2957.
[12]陳正森 “雙輸出環型半導體元件之光電特性量測與研究” p44-46.
[13]郭文泉“氮化銦鎵/氮化鎵多層量子井之光學特性研究” p6.
[14]M.C. Shih,S.C. Wang,C.E.Ho, “Soliton Generation in a Semiconductor Circular Ring Laser with a Y-Junction Coupler,” Japanese Journal of Applied Physics 48(2009).
[15]黃調元譯,施敏原作”半導體元件物理與製作技術”,p467-468.
[16]DaviD WooD,“Optoelectronic Semiconductor Devices,” p125-135.
[17]楊國輝、黃宏彥“雷射原理與量測概論”p58-65.

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