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基于阵列波导光栅的光纤光栅解调方法是一种极具潜力的新型光纤光栅解调方法，具有精度高、解调速度快等优点。通过将解调系统的组成部分诸如光源、耦合器、阵列波导光栅、光电探测器的异构集成可以实现整个解调系统的微型化、紧凑化。传统光纤光栅解调用光源的体积较大无法实现微纳集成，采用LED作为光纤光栅解调系统用片上光源是一种有效的解决方案。
本文针对光纤光栅解调系统用片上LED光源的关键技术进行了研究。设计了光纤光栅解调系统用片上InP基LED光源的基本结构，分析了实现LED发光中心波长为1550nm的有源层组分，并利用Silvaco仿真软件对LED结构进行模拟仿真，得到了LED的基本结构、输出光谱曲线以及输出光功率曲线，在正偏电压为2V时，LED发光功率为0.08mW/μm。针对LED出光效率低这一问题，本文利用光子晶体的方法提高LED的出光效率，为了得到提高LED出光效率最佳的二维光子晶体结构和参数，本文采用时域有限差分法(FDTD)计算了不同阵列不同晶格常数不同占空比的二维光子晶体能带结构，分析了光子晶体带隙与占空比之间的关系，并利用禁带理论选取提高LED出光效率最佳的二维光子晶体结构参数，结果表明三角排列空气孔二维光子晶体晶格常数a=500nm且占空比Rp=0.44的光子晶体结构最优。为了验证二维光子晶体对LED出光效率的影响，建立了基于FDTD算法的光子晶体LED仿真模型，模型分为表面光子晶体LED和底部光子晶体LED两种，并通过记录模型表面的辐射能量来验证光子晶体对LED出光效率的影响，结果表明在LED表面加入光子晶体结构优于底部光子晶体LED结构，且三角排列空气孔二维光子晶体晶格常数a=500nm、占空比Rp=0.44的光子晶体结构最优，可提高LED出光效率1.77倍，与禁带理论分析结果一致。最后分析了目前将光源引入到微纳光电子系统中的方法，采用光栅耦合法将LED光源与微纳波导进行耦合。建立了基于FDTD算法的光栅耦合器的模型，结果表明光栅耦合法能够较好的实现LED与微纳波导的耦合。本文的研究结果为光纤光栅解调系统用较大功率LED光源的设计提供理论依据，同时实现了LED与微纳波导的有效耦合，具有一定的应用价值。