1550nmVCSEL與SOI片上光柵耦合器的集成與設(shè)計.pdf

1、隨著現(xiàn)代集成光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，集成光學(xué)系統(tǒng)和光互連的研究變的越來越重要。垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)是集成光學(xué)系統(tǒng)和光互連應(yīng)用中的重要光源之一，1550nm波段更是重要的長波長通訊波段。作為集成光學(xué)中的耦合器件，光柵耦合器(Grating Coupler)具有耦合效率高、對準(zhǔn)容差大、無需芯片端面拋光等優(yōu)點，成為集成光學(xué)中最具潛力的耦合器件。
　　本文對

2、1550nmVC SEL和SOI片上光柵耦合器的集成設(shè)計進行了研究。首先設(shè)計了一種1550nmVCSEL，它包含有多量子阱有源區(qū)(QW)、氧化限制層、襯底和具有高對比度的分布式布拉格反射鏡(DBRs)。VCSEL的諧振腔有源區(qū)由包層、QWs和氧化限制層組成。AlGaAsSb/AlAsSb構(gòu)成了DBR結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)晶格匹配，GaInAsN/AlGaInAs構(gòu)成了QWs有源增益層。將DBR置于腔長為1λ的諧振腔波節(jié)位置，有源區(qū)置于諧振腔波腹位置

3、。采用具有比單層氧化限制層結(jié)構(gòu)輸出功率高0.03mW的雙層氧化限制層結(jié)構(gòu)。基于光束傳播法和時域有限差分法分別設(shè)計了輸入光柵耦合器、彎曲波導(dǎo)和1×2耦合器組成的1×4垂直輸入光柵耦合器陣列，保證了1×4VCSEL垂直光耦合輸入。分別將均勻光柵耦合器與二元光柵耦合器應(yīng)用在集成中，模擬結(jié)果表明在1550nm波長處，VCSEL與這兩種光柵耦合器的耦合效率分別達到了36.2％、46.6％。在器件進行對準(zhǔn)與封裝過程中，采用苯并環(huán)丁烯(BCB)作為鍵