[發明專利]二維光致光柵中載流子濃度的建模方法和裝置

在審

• 申請號: 202010103037.2
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111324956A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 賀敬文;董濤;徐月
• 申請（專利權）人: 北京衛星信息工程研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京善任知識產權代理有限公司 11650
• 代理人: 金楊

本發明涉及光學領域，提供了一種二維光致光柵中載流子濃度的建模方法和裝置，包括：獲取半導體的二維光柵的強度分布數據，并根據二維光柵的強度分布數據確定泵浦光強分布曲線；根據泵浦光強分布曲線建立二維平頂高斯模型；獲取泵浦區域的邊緣光強分布數據，并根據邊緣光強分布數據對二維平頂高斯模型的參數進行修正，得到二維載流子濃度分布模型。本發明可以準確的描述任意周期、占空比和泵浦光功率下的二維光致光柵中的載流子濃度的空間分布情況，提高了光致光柵的光譜特性仿真結果的準確性，在主動光學器件的性能評估與功能設計中具有重要的應用價值。

技術領域

本發明涉及光學領域，尤其涉及一種二維光致光柵中載流子濃度的建模方法和裝置。

背景技術

近年來，動態調控器件逐漸成為光學領域研究的一個熱點。動態調控器件不僅可以節約樣品加工成本，還可以重復利用，最重要的一點就是可以動態實時的操控光場，其響應速度快，是普通器件無法比擬的，是未來光學器件設計的發展趨勢。利用飛秒光激發硅片或砷化鎵等半導體基片中自由載流子的特性，可實現動態可調的微波、太赫茲及紅外波段的光學器件。

這些光致半導體產生光生載流子的全光器件能夠對微波、太赫茲及紅外波段的光譜和光場進行調制，常見的光致器件主要為一維和二維光致光柵，電磁波通過這些光致光柵之后，其光譜會產生共振峰，改變光柵周期、占空比以及泵浦光的強度，光譜上的共振峰會隨之改變。在實驗上能夠很容易測出光致光柵對光譜的調制效果，但現有的二維光致光柵器件的性能仿真中，存在模型適用性差，建模不準確，影響器件的仿真結果的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種二維光致光柵中載流子濃度的建模方法和裝置，以解決現有的二維光致光柵器件的性能仿真中，存在模型適用性差，建模不準確，影響器件的仿真結果的問題。

本發明實施例的第一方面提供了一種二維光致光柵中載流子濃度的建模方法，包括：

獲取半導體的二維光柵的強度分布數據，并根據所述二維光柵的強度分布數據確定泵浦光強分布曲線；

根據所述泵浦光強分布曲線建立二維平頂高斯模型；

獲取泵浦區域的邊緣光強分布數據，并根據所述邊緣光強分布數據對所述二維平頂高斯模型的參數進行修正，得到二維載流子濃度分布模型。

進一步地，根據所述二維光柵的強度分布數據確定泵浦光強分布曲線，包括：

根據所述二維光柵的強度分布數據，確定x(水平)方向上的泵浦光強分布曲線以及確定y(垂直)方向上的泵浦光強分布曲線。

進一步地，根據所述泵浦光強分布曲線建立二維平頂高斯模型，包括：

通過

確定在x和y兩個方向上的二維平頂高斯模型N_pc(x,y)；其中，N_e為半導體中最大載流子濃度，和分別代表在x和y兩個方向上的平頂高斯模型的展開系數，N_x和N_y分別代表在x和y兩個方向上的平頂高斯光束的階數，w_x和w_y分別代表在x和y兩個方向上的平頂高斯模型中載流子實際分布區域的寬度。

進一步地，在根據所述泵浦光強分布曲線建立二維平頂高斯模型之后，還包括：

獲取泵浦光的功率密度；

判斷所述泵浦光的功率密度是否滿足預設功率密度；

若滿足所述預設功率密度，確定所述二維平頂高斯模型為所述二維載流子濃度分布模型。

進一步地，在得到二維載流子濃度分布模型之后，還包括：