發(fā)布時間：2024-09-18 09:45

　　光纖通信技術(shù)的更新迭代,直接促進(jìn)了半導(dǎo)體光電子學(xué)的發(fā)展。高性能、低成本的半導(dǎo)體光電子器件是下一代光纖通信的關(guān)鍵。本論文的主要研究對象是用于以太網(wǎng)絡(luò)中單片集成的高速直調(diào)半導(dǎo)體激光器陣列芯片,并致力于解決數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)運營商和其他流量密集型的高性能計算機(jī)環(huán)境中高速增長的網(wǎng)絡(luò)需求。研制了應(yīng)用于100G以太網(wǎng)通信系統(tǒng)的1.3μm波段的直調(diào)分布反饋激光器陣列芯片,包括高速直調(diào)激光器、有源無源過渡結(jié)構(gòu)和光合波器件,完成了相關(guān)器件的理論分析、實驗制作和性能測試。其主要工作包括:對激光器的高速特性進(jìn)行了理論分析,通過對激光器高速調(diào)制小信號模型理論的推導(dǎo),得到了激光器本征帶寬與激光器參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系,討論了激光器的結(jié)構(gòu)參數(shù)對高速調(diào)制的影響,提出了高速調(diào)制的優(yōu)化方向。建立了基于時域行波理論的分布反饋激光器理論模型,利用該模型可以獲得激光器的性能參數(shù)、激光器腔體的反射譜和歸一化的光譜,以及激光器的動態(tài)特性。提出了一種新型的兩段式有源反射的分布反饋(Active distributed reflectordistributed feedback,ADR-DFB)激光器方案,該方案將一個有源反射區(qū)集成在普通的分...

【文章頁數(shù)】：154 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-11(a)偏置量子阱,(b)量子阱混雜,(c)對接再生長,(d)選擇區(qū)域生長,(e)垂直雙波導(dǎo)結(jié)構(gòu)

集成光芯片的實現(xiàn),通常需要多種外延結(jié)構(gòu),實現(xiàn)對器件性能的最優(yōu)化。激光器有源區(qū)需要對量子阱的結(jié)構(gòu)和厚度進(jìn)行優(yōu)化,比如高速調(diào)制激光器需要高的增益系數(shù),放大器需要低的光場限制因子,而光合波器件則需要好的光場限制、小的波導(dǎo)損耗。激光器部分采用了有源量子阱的芯層結(jié)構(gòu),由于有源波導(dǎo)會對激光器....

圖1-12量子阱混雜技術(shù)的制作示意圖

一種是偏置量子阱結(jié)構(gòu),在激光器有源區(qū)量子阱下面預(yù)先放置無源芯層,偏置量子阱的結(jié)構(gòu)如圖1-11(a)所示。激光器有源區(qū)與無源波導(dǎo)之間間隔很小,有源無源對接的位置可以實現(xiàn)光場直接過渡。該方案只需要去掉無源部分的量子阱后,整個外延片上直接生長InP的上蓋層,不需要再生長無源波導(dǎo)層,工藝....

圖1-13對接再生長結(jié)構(gòu)的制作工藝步驟

采用對接再生長技術(shù)實現(xiàn)有源無源的集成,制作步驟如圖1-13所示。完成量子阱生長后的外延片上,光刻制作掩膜去除無源部分的量子阱芯層,采用金屬氣相沉積(Metalorganicchemicalvapordeposition,MOCVD)在量子阱芯層的同一高度生長無源波導(dǎo)芯層,....

圖1-14(a)減少反射的切角型MMI示意圖,(b)采用MMI實現(xiàn)合波的激光器陣列[95]

多模干涉耦合器(Multi-modeinterferometer,MMI)是基于自成像原理[92],由于其對波長不敏感的特性,適合于激光器陣列的合波輸出,制作工藝比較簡單,制作時容差比較大。但是MMI合波激光器陣列會造成比較大的插入損耗,輸出功率較低,并且MMI的通道數(shù)越高,插....

本文編號：4005952