基于半导体激光器件的高级光学建模与仿真

VCSEL是很有发展前景的新型光电器件，也是光通信中革命性的光发射器件。VCSEL的优异性能已引起广泛关注，成为国际上研究的热点。如今VCSEL在结构、材料、波长和应用领域都得到飞速发展，部分产品 已进入市场。随着VCSEL的诸多优点，其应用也越来越广泛。并且为了适合这些应用，VCSEL也朝着多个方向在各自发展。

近期，第九届国际第三代半导体论坛（IFWS）&第二十届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA）于厦门召开。期间，“化合物半导体激光器与异质集成技术分会”上，加拿大Crosslight inc首席研发专家Ahmed NASHED做了”基于半导体激光器件的高级光学建模与仿真“的主题报告发，分享了光学模式模拟、不同VCSEL设计的仿真结果等内容。

光学模式模拟涉及光学模式求解器、标量解算器、全矢量解算器。光学模式求解器，用于计算可能在光学腔中谐振的光学模式。

对于每种模式，都需要计算电磁场强度和谐振波长。光学模式求解器取决于结构的几何形状、每层结构的材料参数。可用的解算器涉及标量解算器、矢量解算器。

报告中同时介绍了标量解算器和矢量解算器之间的区别。全矢量模式是混合模式（EH或HE模式），标量模式是线性极化模式（LP模式），LP模式是多种HP模式的混合，因此使用全矢量模式可以更深入地了解实际的激光模式。与标量模式相比，全矢量模式在有源区内具有更好的约束。

对于不同VCSEL设计的仿真结果，报告分享了圆柱形VCSEL应用、3D VCSEL应用等内容。涉及SR VCSEL、双结VCSEL、光子晶体VCSEL（PC-VCSEL）、HCG VCSEL等。当前的挑战，涉及PCSEL无DBR镜像、光子晶体结构用于定义谐振模式，光子晶体设计等。

审核编辑：刘清