紫外激光誘導(dǎo)的量子阱混合技術(shù)及光子集成器件應(yīng)用.pdf

1、對二十一世紀(jì)的電信業(yè)而言，帶寬的需求正在不斷增加。波分復(fù)用(WDM)技術(shù)的問世，大大提升了光纖傳送的數(shù)據(jù)量。目前，一些關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展有望徹底改變這種狀況。其一是應(yīng)用大范圍可調(diào)諧激光器，它可調(diào)整到國際電信聯(lián)盟(ITU)指定的任意信道，取代固定波長激光器，這將大大降低系統(tǒng)運(yùn)行的成。其二是光子集成回路(PIC)，它將允許通過單片集成降低成本。與這些關(guān)鍵技術(shù)配套的設(shè)備是搭建下一代高效、高帶寬光纖網(wǎng)絡(luò)的理想積木。
　　 類似于電子集成中的

2、方式將分立元件集成到一個系統(tǒng)中，可以有效地提高性能、可靠性和功能性，并同時降低制造成本。光子集成回路的制作需要將多個帶隙結(jié)構(gòu)整合在一個單一的半導(dǎo)體芯片里。量子阱混合(QWI)是一種很有前途的實現(xiàn)多功能單片集成元件的技術(shù)。與選擇性區(qū)域外延和蝕刻再生長技術(shù)相比，量子阱混合技術(shù)要簡單得多，更好的重復(fù)性，并可有效地調(diào)節(jié)量子阱結(jié)構(gòu)的帶隙。在其它潛在的實現(xiàn)單片光子集成回路的技術(shù)中，在選定的區(qū)域進(jìn)行生長后量子阱混合的方法，可以增加半導(dǎo)體量子阱結(jié)構(gòu)的有

3、效帶隙能量。雜質(zhì)和點(diǎn)缺陷，比如自由空位和填隙，能加速由熱引起的混合過程。
　　 基于以上認(rèn)識，本論文工作擬研究基于生長SiO2和Al2O3后的紫外激光的量子阱混合，并探索與此對應(yīng)的新型晶片加工技術(shù)。其中的量子阱混合過程中允許形成多個量子阱帶隙，理想情況下每一個對應(yīng)于特定的集成組件。我們調(diào)查了紫外線照射如何創(chuàng)建這些點(diǎn)缺陷，以及在特定區(qū)域的InP量子阱結(jié)構(gòu)的點(diǎn)缺陷和熱擴(kuò)散是如何控制量子阱混雜的。本論文工作探究了基于SiO2，Al2O

4、3和紫外激光的量子阱混雜技術(shù)領(lǐng)域的工作，并實現(xiàn)了該技術(shù)在光子集成回路的光子器件中。主要的創(chuàng)新包括:
　　 1.發(fā)展了紫外激光誘導(dǎo)量子阱混合技術(shù)，首次將其應(yīng)用于壓應(yīng)變的量子阱結(jié)構(gòu)，得到了142 nm的藍(lán)移，比普通量子阱結(jié)構(gòu)中的藍(lán)移更大，同時具有增強(qiáng)的PL強(qiáng)度和更窄的半極大處全寬度(FWHM)。
　　 2.使用紫外激光誘導(dǎo)量子阱混雜技術(shù)，在InGaAsP量子阱結(jié)構(gòu)上制作了無源光波導(dǎo)。光波導(dǎo)在1545 nm的損耗從110 dB

5、/cm降到20 dB/cm。
　　 3.使用紫外激光誘導(dǎo)量子阱混雜技術(shù)，在壓應(yīng)變InGaAsP量子阱結(jié)構(gòu)上制作了激射波長為1435 nm的FP腔激光器，并且得到了更低的閾值電流和更大的輸出功率。
　　 4.實現(xiàn)了在標(biāo)準(zhǔn)的InGaAsP/ InP壓應(yīng)變多量子阱結(jié)構(gòu)上的氬離子誘導(dǎo)濺射SiO2的量子阱混合，并且系統(tǒng)地研究了射頻功率、退火溫度的改變與量子阱PL峰藍(lán)移、PL強(qiáng)度的關(guān)系。
　　 5.第一次提出并研究了在帶和不