随着信息技术的发展，对可调谐激光器的研制开发在 2000 前后达到了顶峰。这是由于在静态应用中，可调谐激光器的波长在使用过程中设定，并不随时间而变化。可以用作源激光器的代替品，即用在密集波分复用（DWDM）传输系统中，让一个可调谐激光器充当多个固定波长激光器和柔性源激光器的后备。在动态应用中就要求可调谐激光器的波长能在工作中有规律地变化，以增强光网络的灵活性。这些应用都要求可调谐激光器有较宽的调谐范围，正是针对这一点，本文进行了如下的工作，并得出了一些相关的绪论。 我们首先给出了半导体激光器模拟的物理模型，主要包括，电学方程、光学方程、热传导方程和耦合波方程。介绍了能带分析的基本方法和带边不连续性计算的方法。这是进行模拟分析和优化的基础。 我们提出了一种可调谐激光器简化分析的思想，就是对可调谐进行分段的模拟与设计。对于有源区结构模拟和分析，我们主要利用能带理论，计算出激光器的增益谱。通过对波导层材料的选择来分析激光器的光传输效率。对外腔取样光栅结构的分析，可以计算出激光器的调谐范围。 可调谐激光器首先要求具有谱宽较大的增益谱线，这一点传统的单阱激光器和均匀分布的多量子阱激光器是无法实现的。我们采用了一种新型的多量子阱结构——不对称多量子阱结构(AMQW)，这种量子阱结构中每个阱中的材料组分是不同的，所以各阱的禁带宽度不同，这就导致各阱中载流子的分布是不均匀的，所以各阱中的发光波长和增益也是不相同的。激光器的总增益谱线就是各阱的增益谱线拟合的结果。我们采用GaxIn1-xAs1-yPy体系材料作为有源区的阱和垒的材料，通过调整各层的组分和参数，利用能带理论来算出每个单阱的增益谱线，再把各条谱线拟合起 50<WP=56>吉林大学硕士学位论文来就可以得到该结构的总增益谱线。经过计算我们得到了一种四层不均匀多量子阱结构，垒的材料为In0.775Ga0.225As0.65P0.35，有源区两侧垒厚为150? ， 中 间 的 垒 厚 50? 。 阱 区 材 料 分 别 为 In0.775Ga0.225As0.8P0.2 、In0.775Ga0.225As0.72P0.28、In0.775Ga0.225As0.685P0.315和In0.775Ga0.225As0.65P0.35厚都为 100 ?。利用这种有源区结构获得的增益谱较平坦，且增益谱线宽度在300nm左右。 进行波导层材料选择的时，主要考虑了波导层晶格常数和衬底相匹配，波导层的光传输效率及波导层材料对激光器性能的影响。我们分别计算了波导层材料为In0.775Ga0.225As0.489P0.511和In0.92Ga0.08As0.175P0.825的光传输效益，前者的传输效益为 60%，后者的传输效益为 47%。我们还分析了用两种波导层材料构成的激光器的阈值特性和输出光功率和输入电流(L-I) 特性：以 In0.775Ga0.225As0.489P0.511 为波导层的激光器阈值电流为17.3mA，L-I曲线的斜率特性为 25.92%(W/A)；以In0.92Ga0.08As0.175P0.825为波 导 层 的 激 光 器 阈 值 电 流 为 110.63mA ， L-I 曲 线 的 斜 率 特 性 为10.84%(W/A)。所以从光传输效益和对激光器阈值电流和L-I的斜率特性几方面考虑，我们选择In0.775Ga0.225As0.489P0.511为波导层材料。 对于激光器的外腔调谐区，我们采用取样光栅结构来完成激光器波长可调谐的功能。并分析了有效折射率、有效折射率变化量、取样周期、取样长度和取样个数对取样光栅反射谱的影响。发现对谱线峰值位置有影的是有效折射率、有效折射率变化量，影响峰值反射率的是有效折射率变化量、取样长度和取样个数。影响峰值间距的是取样周期和取样长度。设计了取样周期分别为 30 和 32μm,取样长度都为 3μm，取样个数都为 15 的取样光栅结构，其调谐范围在 170nm 左右。