高速集总型双耗尽电吸收调制器的研制

设计并研制了一种新的直脊波导集总型电吸收调制器——集总型双耗尽电吸收调制器（D-EAM）。同时,作为实验对照组,还制备了一种普通有源区结构的电吸收调制器（N—EAM）。两种器件的测试结果对比分析表明,D-EAM的电容明显要小于N—EAM。脊波导长度为250μm,宽度为2．5弘m的D-EAM在－3V偏压下电容为0．225pF,对应的调制带宽估算为28．3GHZ;1550nm输入波长条件下,D-EAM在偏压为－1V至－2V之间调制效率最大,达到10dB／V,而－3V、－6V下的调制深度分别为22dB和26dB,满足40Gbit／s光纤通信要求。     

一种具有低RC时间常数的新型电吸收调制器的研制

我们研制了一种带有插入电荷层和倒台型脊波导结构的新型集总型电吸收调制器（DU-EAM)。同时,为了验证这种新型器件具有低的RC时间数,我们也制备了另外两种具有直脊波导的集总型电吸收调制器作为实验参照组,其中一个含有电荷层,另一个不含电荷层。三种器件的测试结果表明,被插入一层电荷层的两种器件（D-EAM和DU-EAM）的电容明显小于普通的电吸收调制器。-3v偏压下,三种器件—N-EAM, D-EAM, DU-EAM 的电容分别为0.375PF, 0.225PF and 0.325PF,最佳偏置电压-3v下对应的最高调制带宽可以达到28.3GHz。DU-EAM因为具有较宽的有源区宽度,其-3V下的调制消光比高达25dB,-1v至-2v间调制效率高达13dB/v。     

基于紫外光刻的双轴张应变Ge/SiGe多量子阱电吸收调制器北大核心CSCD

采用紫外光刻工艺(ultraviolet lithography technique,UVL),在互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)兼容的硅基平台上制作了基于悬空微桥结构在Ge/SiGe多量子阱材料中引入双轴张应变的低偏振相关电吸收调制器。利用拉曼光谱测试了器件引入双轴张应变的大小,并对器件在横电(transverse electric,TE)偏振和横磁(transverse magnetic,TM)偏振下的光电流响应、调制消光比和高频响应等性能进行了测试。器件的低偏振相关消光比在0 V/4 V工作电压下可达5.8 dB,3 dB调制带宽在4 V反向偏置电压时为8.3 GHz。与电子束光刻工艺(electron beam lithography technique,EBL)相比,采用UVL制作的器件在调制消光比、高频响应带宽等性能上略差一点,但具有曝光时间短、成本低和可大批量生产等优势,应用前景广阔。     

基于同一外延层结构的10Gb/s单片集成光发射模块

利用同一外延层集成工艺方法制作了10Gb/s电吸收调制器/分布反馈(DFB)半导体激光器单片集成光发射模块.在器件中引入增益耦合机制以提高单模成品率,并采用感应耦合等离子体干法刻蚀技术以降低调制器电容.集成器件阈值电流为12mA,在-2V偏置时的消光比为15dB,器件的小信号调制带宽超过10GHz.在10Gb/s调制速率下经过35km单模光纤传输后,误码率为10-12时的功率代价小于1dB.     

基于石墨烯电容器件的可调控全固态脉冲激光器研究

为了改变石墨烯可饱和吸收体恒定的光学吸收效应,通过微电子打印工艺制备了一种吸收特性可控的新型石墨烯电容器件,并以超低电调制功率（<1 nW）实现了全固态脉冲绿光激光器输出特性的灵活调控。采用等离子体增强化学气相沉积法制备了石墨烯薄膜,通过喷墨打印、点胶、烘干等流程制备了电压可控的圆环阵列式石墨烯电容器件,该器件具有较好的光学吸收调控效果,通过改变栅压,可将非线性调制深度从4.0%提升至6.9%。将石墨烯电容器件应用于Nd∶YVO₄全固态激光器系统中,实现了波长为532 nm的脉冲激光输出,保持吸收泵浦功率为1.78 W不变,当栅极电压从0 V增加至60 V时,可将输出激光的脉冲宽度从1.1μs压缩至345 ns,对应的重复频率从101 kHz提高到312 kHz。     

单节电池供电的DC—DC变换器

采用脉冲宽度调制开关电源的DC—DC变换电路具有功耗低、功率高，适应输入电压范围宽和体积小的优点。由555时基电路和开关管等元件构成的升压开关电．源转换器，电路如附图所示。只需一节普通的1．5V电．池转换 5V电压，为数字电路和微处理器提供高效、稳定的额定工作电源。     

光纤陀螺用集成光学多功能芯片的研制

介绍了采用铁（Ti）扩散技术制作的集成光学多功能器件，主要用于光纤陀螺系统，实现分束、调制和偏振功能。分析了器件的工作原理、特性和制作工艺特点，介绍了器件的结构、制作方法、工艺参数以及器件的性能指标和测试方法。器件调制半波电压为4．2V，插入损耗为6．15dB，分束比优于±1％。     

基于接触式极化法的M—Z型聚合物电光调制器

基于接触式电极化法对Mach-Zehnder(M-Z）型有机聚合物电光强度调制器进行了研制，所研制的器件，在1550nm光波波长下，半波电压约为45V，消光比大于20dB，器件可以在推挽方式下进行工作，测得器件结构引入的损耗小于0．5dB，电极化后所具有的聚合物电光系数为11．1pm/V .     

高消光比偏振不灵敏电吸收调制器

用一种新的方法制作出应用于光网络系统的电吸收调制器,应用应变InGaAs/InAlAs材料做多量子阱,实验测量的调制器调制性能显示出器件的偏振不相关性,以及其高消光比(＞40dB)和低电容(＜O.5pF),保证了器件可以应用于高速率的传输系统(＞10GHz).     

1．25 Gbit／s突发模式光发射机设计

本文分析了光突发交换(OBS)和无源光网络(PON)网络中突发模式光发射的关键技术，提出了采用外调制方式实现1．25Gb/s突发模式光发射机的设计方案；其核心部件为分市反馈式（DFB)半导体激光器和电吸收(EA)调制器集成器件。论证了实现突发模式光发射机的调制方式和及其主要技术指标。     

埋空隙PSOI结构的耐压分析

提出了一种埋空隙PSOI (APSOI) RESURF器件结构,此结构利用空隙相对低的介电系数,在器件纵向突破了传统SiO2埋层的耐压关系,提高了击穿电压;硅窗口的存在缓解了有源区的自热效应;不同衬底的场调制作用进一步优化了表面电场分布. 在相同击穿电压条件下,此结构较一般PSOI结构只需1/4厚度的埋层,当漂移区厚度和埋层厚度均为2μm时可获得600V以上的击穿电压.     

埋空隙PSOI结构的耐压分析

提出了一种埋空隙PSOI(APSOI)RESURF器件结构,此结构利用空隙相对低的介电系数,在器件纵向突破了传统SiO2埋层的耐压关系,提高了击穿电压;硅窗口的存在缓解了有源区的自热效应;不同衬底的场调制作用进一步优化了表面电场分布.在相同击穿电压条件下,此结构较一般PSOI结构只需1/4厚度的埋层,当漂移区厚度和埋层厚度均为2μm时可获得600V以上的击穿电压.     

大跨导n型Si／SiGe调制掺杂场效应晶体管

报道了第一支0．25um栅长n型Si/SiGe调制掺杂场效应晶体管的制作和器件特性结果，器件用于超高真空／化学汽相淀积（UHV／CVD）制作的器件，在300K（77K）下，应变Si沟道的迁移率和电子薄层载流子的深度为1500（9500）cm2/V.s和2．5×10^12(1.5*10^10)cm^-2，器件电流和跨导分别为325mA/mm和600mS/mm，这些值远优于Si MESFET，它们可与所获得的GaAs/Al-GaAs调制掺杂晶体管的结果相媲美。     

吸收层与倍增层分离的4H-SiC雪崩光电探测器

设计和制备了吸收层和倍增层分开的4H-SiC穿通型雪崩紫外光电探测器.设计器件的倍增层和吸收层厚度分别为0.25和1μm.采用multiple junction termination extension(MJTE)方法减少器件的电流集边效应和器件表面电场.对器件的暗电流、光电流和光谱响应进行了测量.器件在55V的低击穿电压下获得了一个高的增益(＞104);穿通前器件暗电流约为10pA数量级;0V偏压下器件光谱响应的紫外可见比大于103.光谱响应的峰值波长随反向偏压的增大而向短波方向移动,在击穿电压附近光谱响应的峰值波长移到210nm,此波长远远小于在0V时的响应峰值.结果显示器件在紫外光探测中具有优良的性能.     

吸收层与倍增层分离的4H-SiC雪崩光电探测器

设计和制备了吸收层和倍增层分开的4H-SiC穿通型雪崩紫外光电探测器.设计器件的倍增层和吸收层厚度分别为0.25和1μm.采用multiple junction termination extension(MJTE)方法减少器件的电流集边效应和器件表面电场.对器件的暗电流、光电流和光谱响应进行了测量.器件在55V的低击穿电压下获得了一个高的增益(＞104);穿通前器件暗电流约为10pA数量级;0V偏压下器件光谱响应的紫外可见比大于103.光谱响应的峰值波长随反向偏压的增大而向短波方向移动,在击穿电压附近光谱响应的峰值波长移到210nm,此波长远远小于在0V时的响应峰值.结果显示器件在紫外光探测中具有优良的性能.     

GaAs/GaAlAs单量子阱电光吸收和光调制

制作并研究了GaAs/GaAlAs分别限制单量子阱台面条形单模波导电致吸收光调制器。量子阱宽度为100A,长度为700μm的器件,当传输光波长为8650A时TE偏振最大调制深度(开关比)为29.7dB,插入损耗吸收分量为3dB;TM偏振最大调制深度为28.5dB。用2V电压幅度可以得到15dB的开关比。光电导谱的测量表明,偏压从+0.5V变到-7V时吸收边的红移为600A,即量子阱中室温激子的共振吸收峰移动了96meV。单阱高场条件下首次观察到了导带第二能级电子和价带第一能级空穴间激子的共振吸收线的出现,增强和移动。     

GaAlAs／GaAs多量子阶增益耦合型DFB激光器／电吸收型调制器单片光子集成器件

我们在国际上率先提出将增益耦合型分布反馈式（ＧＣ－ＤＦＢ）半导体激光器作为激光器／调制器单片集成器件的光源．为了简化制作工艺，进一步提出激光器的有源层与调制器波导共用同一组分和同一结构．本文从理论上分析了该新型器件的可行性，优化设计了器件结构．在此基础上，采用金属有机化合物化学汽相外延技术（ＭＯＣＶＤ）在国际上首次研制成功了该种增益耦合型ＤＦＢ激光器／电吸收型调制器单片光子集成器件．器件阈值电流为３５ｍＡ，在—５Ｖ调制电压下消光比达５ｄＢ．静态调制过程中，激射波长与阈值没有变化．     

电吸收调制器和DFB激光器一种改进的双有源层堆积集成方法

提出了一种改进型的双有源层堆积方法制作单片集成电吸收调制的DFB激光器,报道了器件的制作过程和主要性能,初步结果为:阈值电流38mA,激光器在100mA下出光功率4.5mW左右,调制器消光比约9dB(从+0.5V到-3.0V).对比此前国外报道的具有常规双量子阱堆层结构的器件结果(出光功率仅1.5mW),我们制作的器件的出光功率有了明显的提高.     

端面反射对集成光源高频特性的影响及其抑制

研究了分布反馈型半导体激光器（DFB-LD）与电吸收（EA）调制器集成光源中调制器端面残余反射对器件高频特性的影响及其消除。针对在DFB-LD／EA集成光源小信号调制响应曲线低频段观察到的异常起伏,测量了DFB-LD的强度噪声谱,比较了不同反向偏压下EA调制器的调制响应。实验结果表明,对集成器件调制响应的干扰主要是来自于EA调制器端面的残余反射而不是微波调制信号的串扰。为了抑制调制器端面的光反射,优化了抗反镀膜工艺,基本消除了调制响应的异常起伏,有效改善了集成器件的高频调制特性。     

高消光比偏振不灵敏电吸收调制器

用一种新的方法制作出应用于光网络系统的电吸收调制器 ,应用应变 In Ga As/In Al As材料做多量子阱 ,实验测量的调制器调制性能显示出器件的偏振不相关性 ,以及其高消光比 (>40 d B)和低电容 (<0 .5 p F) ,保证了器件可以应用于高速率的传输系统 (>10 GHz)