
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文檔簡介
1、與傳統(tǒng)的F-P腔半導(dǎo)體激光器不同,半導(dǎo)體環(huán)形激光器利用閉合波導(dǎo)回路作為光學(xué)諧振腔,并利用與其相鄰的bus波導(dǎo)將激光耦合輸出。一方面,它在形成激射時不需要解理面或光柵提供光反饋。另一方面,由于在波導(dǎo)環(huán)形回路中存在兩束傳播方向相反的光,所以其本身就具有理想的雙穩(wěn)態(tài)輸出特性。因此它成為實現(xiàn)全光邏輯與全光存儲單片集成的最具潛力的器件。隨著研究的不斷深入,其應(yīng)用范圍已從早期的集成光源和激光陀螺擴展到光隨機存儲器、全光邏輯、光開關(guān)和波長轉(zhuǎn)換器等方面
2、,并在光互連、光網(wǎng)絡(luò)和光存儲等領(lǐng)域產(chǎn)生了重要的影響。
本文采用波長為1550nm的InP襯底激光器外延材料,經(jīng)過對器件結(jié)構(gòu)的精心設(shè)計和關(guān)鍵工藝的反復(fù)實驗,成功地研制出了具有單向交替?zhèn)鬏旊p穩(wěn)態(tài)工作區(qū)的半導(dǎo)體環(huán)形激光器,并對該器件進行了電學(xué)和光學(xué)測試。主要研究內(nèi)容如下。
●本文選擇具有分別限制結(jié)構(gòu)和應(yīng)變的多量子阱結(jié)構(gòu)的AlGaInAs/InP多量子阱激光器材料。這是由于AlGaInAs/InP四元系材料體系可以分
3、別調(diào)整材料的禁帶寬度和晶格常數(shù),形成具有應(yīng)力的量子阱,大大減小閾值電流。并且含Al的材料對電子限制能力更強,使激光器具有更穩(wěn)定的溫度特性。
●為了滿足40GHz光通信的要求,在器件尺寸和形狀方面,設(shè)計了周長為2176μm的圓環(huán)形和跑道形環(huán)形激光器。在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)方面,設(shè)計了淺刻蝕(刻蝕深度=2010nm)和深刻蝕(刻蝕深度=4170nm)兩種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。為了降低對環(huán)形激光器的背向散射,對定向耦合的bus波導(dǎo)進行了精心的設(shè)計,并且
4、在bus波導(dǎo)上設(shè)計了集成PD以檢測其光電流。
●在制作工藝中,本文著重討論了三種關(guān)鍵工藝,波導(dǎo)隔離槽的濕法腐蝕,脊形波導(dǎo)的干法刻蝕和芯片平坦化工藝。
●器件的電學(xué)測試結(jié)果表明,淺刻蝕和深刻蝕的環(huán)形激光器的電學(xué)性能良好,正向開啟電壓小于0.5V,反向擊穿電壓大于10V。
●器件的光學(xué)測試結(jié)果表明,淺刻蝕的環(huán)形激光器顯示了良好的單向交替?zhèn)鬏數(shù)碾p穩(wěn)態(tài)工作區(qū),其閾值電流為55mA。當(dāng)注入電流為61mA時
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