中文摘要：

大功率高速光探测器是ROF系统的关键器件，ROF系统的广泛应用，需要既有足够大功率、又有足够高响应速度或足够宽带宽的光探测器。本项目针对光探测器输出微波功率较低的问题，研究具有方向耦合器结构的新型光波导探测器，在不牺牲探测器响应速度前提下，使探测器光电流有效增加，从而具有大功率输出能力。主要研究内容为研究方向耦合器的零阶超模和一阶超模所满足的条件，在该条件下光电流可以大幅度增加；设计出满足该超模条件的方向耦合器的波导结构；分析单载流子的输运过程，确定载流子渡越时间和饱和效应与单载流子膜系的关系；研究有源方向耦合器的超模非正交性、幽灵模现象以及模式畸变等特性；实现所设计原理器件的MOCVD外延层生长和加工制作，并对器件的主要指标进行测试。通过这些研究工作，建立方向耦合器大功率高速光波导探测器的设计原理，为大功率高速光探测器找到一条切实可行的技术途径。

结论摘要：

已研制出方向耦合光波导探测器。器件性能与参数正在测试中。 项目研究工作获得如下重要结果1.当方向耦合器的1阶超模和0阶超模的吸收长度相等且等于1/2耦合长度时，光波导探测器的性能最优，能够获得最大的光电流；2.采用特定的输入波导，能够有效减小波导前端的非正常吸收，从而有效减小波导前端的过热；3.崖层对电子加速通过耗尽层有重要作用；4；导带非连续性对3dB带宽有交大影响；5.采用双吸收层的对称结构会有更好结果；6.一种特殊原理的大尺寸单模波导可以大幅度增加波导横向尺寸，从而有效提高器件光电流；7.采用行波结构可以彻底颠覆器件的物理限制。 本项目根据以上研究结果，设计了超模匹配光波导探测器。项目克服了材料生长、器件刻蚀、电极制作等加工中的若干困难，成功研制出超模匹配光波导探测器。 项目下一步研究工作将研制大横向尺寸的行波光波导探测器，实现瓦级微波功率的光波导探测器。