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研究生:陳建銘
研究生(外文):CHEN, JIAN-MING
論文名稱:環型半導體雷射混成共振及其輸出特性研究
論文名稱(外文):The Study of Output Characteristics of the Circular Ring Laser Diode Due to the Formation of Hybrid 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-HOWLI, MENG-EN
口試日期:2020-07-28
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:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:69
中文關鍵詞:半導體環型雷射
外文關鍵詞:Semiconductor ring laser diode
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半導體環形雷射二極體由一個圓環型波導共振腔及一個或多個Y-型光耦合輸出組成,經過將近二十年的有關半導體環型雷射二極體的實驗研究,逐漸勾勒出半導體環型雷射二極體的輸出特性及其雷射作用機制,例如:光孤子波導產生、雷射頻率的轉換,推究其因,主要是因多重量子井材料具有很高的三階光學非線性係數,使得光學非線性效應容易被激發,也因這新的元素加入,將使得半導體雷射有更多新的功能與研究的領域,本論文主要繼續探討環型結構雷射二極體的共軛反射光學非線性效應所形成的混成共振腔及其輸出特性研究,本論文使用紅光InGaAlP多重量子井結構製作環型半導體雷射,並觀察於不同Y-型光耦合波導長度與不同光孤子波導長度之環型半導體雷射的輸出特性,由光強度-電流(L-I)關係及光譜分析結果來驗證混成共振腔的形成及其對半導體環型輸出特性的效應。
Semiconductor circular ring laser diode (SCRLD) consisted with a circular ring waveguide resonance cavity and one or more Y-type couplers. For nearly two decades of study on SCRLD, the output characteristics and its mechanism behind is becoming clear about, such as formation of spatial soliton, laser frequency conversion, what is mainly due to the high third order nonlinear optical coefficients of the multi quantum wells substrate materials. With this new element, it will make the semiconductor laser more new functions and applications. In this thesis, we continues to explore a new function of SCRLD which is the formation of hybrid resonators due to conjugated reflection. An InGaAlP multi-quantum well structure was applied to fabricate the SCRLD devices. The L-I measurements and spectrum analysis were used to verify the mechanism of hybrid resonators formation in conjunction with the length of Y-junction coupler and soliton wave guide.
目錄
論文審定書 I
致謝 II
摘要 III
ABSTRACT IV
目錄 V
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1雷射的歷史 1
1.2環型雷射實驗動機 5
1.3半導體環型雷射研究目的 6
第二章 Y-型光耦合環型半導體雷射原理 7
2.1半導體雷射基本操作原理 7
2.2復合與發光機制 9
2.3半導體雷射居量反轉原理 11
2.4環型雷射平衡方程式 16
2.5環型單波導輸出雷射工作原理 18
第三章 半導體環型雷射元件製作 20
3.1元件製程所需材料結構 20
3.2半導體環型共振腔元件製程 21
第四章 Y-型光耦合環型半導體輸出雷射特性量測 33
4.1量測系統介紹 33
4.1-1L-I量測系統 34
4.1-2光譜量測系統 36
4.1-3光束剖面分析系統 37
4.2 環型雷射量測結果 38
第五章 結論與未來展望 53
5.1結論 53
5.2未來展望 53
參考文獻 55

參考文獻
[1]盧廷昌、王興宗“半導體雷射導論(五南圖書出版)”
[2]石明豐“在非線性介質中的光傳播行為”
[3]黃丞佑“半導體環型雷射二極體之非線性光學輸出特性研究”
[4]費曼、雷頓、山德士“費曼物理學講義1-力學、輻射與熱-光學與輻射”
[5]張守進 劉醇星 姬梁文 “光電科技:半導體雷射”
[6]C. W. Thiel “Four-Wave Mixing and its Applications”
[7]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).
[8]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.
[9]黃調元譯,施敏 原作”半導體元件物理與製作技術”
[10]“Laser Instrumentation and Measurement” John F. Ready, in Industrial Applications of Lasers (Second Edition), 1997
[11]K. Kieu and M. Mansuripur, “All-fiber bidirectional passively mode-locked ring laser”, Opt. Lett. 33 (1), 64 (2008),
[12]吳孟奇、洪勝富、連振炘、龔正、吳忠義 譯,Ben G. Streetman、Sanjay Kumar Banerjee 著,2013,半導體元件Solid state electronic devices,台北:東華書局,ISBN:978-986-154-58-82。
[13]Chen You Houng , and Ming Chang Shih “Sequential Laser Modes Switching in the Semiconductor Circular Laser Diode with Two Y-junction Couplers”

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