基于端面耦合的InP基激光器/硅光波导混合集成技术研究

针对硅光子集成回路缺少实用化光源的问题,提出了一种1.55μm波段InP基FP激光器芯片、InP基PIN光电探测器芯片与硅光波导芯片集成模块的设计与制备方法。使用CMOS工艺兼容的硅光无源器件制备工艺,设计并制备了倒拉锥型端面耦合器,与锥形透镜光纤耦合效率为36.7%。采用微组装对准技术将激光器芯片与硅波导芯片耦合、UV固化胶固化后耦合效率为35.8%,1 dB耦合对准容差横向为1.2μm,纵向为0.95μm。     

InP基4×4MMI合波器的设计与仿真

采用空气限制的InP基波导,利用其弯曲半径小的优点,设计了一款紧凑型4×4 MMI(多模干涉)合波器,整个器件的尺寸为3 890 μm×100 μm.在输入/输出波导与多模干涉区域之间引入了锥形波导,有效改善了MMI合波器的性能.并通过广角三维光束传输法对器件进行了模拟仿真,得到优化参量,从而实现了其结构的优化.     

长波长PIN／HBT集成光接收机前端噪声分析

文章研究磷化铟(InP)基异质结双极晶体管(HBT)和PIN光电二极管(PIN-PD)单片集成技术,利用器件的小信号等效电路详细计算了长波长PIN/HBT光电子集成电路(OEIC)光接收机前端等效输入噪声电流均方根(RMS)功率谱密度.分析表明:对于高速光电器件,当频率在100 MHz～2 GHz范围内时,基极电流引起的散粒噪声和基极电阻引起的热噪声起主要作用;频率大于5 GHz时,集电极电流引起的散粒噪声和基极电阻引起的热噪声起主要作用.在上述结论的基础上,文章最后讨论了在集成前端设计的过程中减小噪声影响的基本方法.     

1.55μm AlGaInAs/InP小发散角量子阱激光器的仿真和制备

理论仿真和实验制备了AlGaInAs/InP材料1.55 μm小发散角量子阱激光器。为了扩展近场光场并减小内损耗,将一个非对称模式扩展层插入到外延结构的下盖层当中。仿真结果表明,该模式扩展层除了少量增加激光器阈值电流以外,在不影响激光器其它性能的情况下能显著减小激光器的垂直远场发散角。实验结果与理论仿真高度吻合。成功制备出脊宽4 μm,腔长1000 μm的脊波导小发散角激光器。在端面未镀膜的情况下,该激光器阈值电流为56 mA,输出功率为17.38 mw@120 mA,斜率效率可以达到0.272 W/A。实验测得垂直远场发散角为29.6°,相比较传统激光器减小了约35.3%。     

Selectively etched tunnel junction for lateral current and optical confinement in InP-based vertical cavity lasers

We demonstrate a thin, selectively lateral-etched, AlIn(Ga)As tunnel-junction (TJ) layer as a current and optical confinement aperture in the InP-based long-wavelength vertical cavity surface-emitting lasers (VCSELs). A high etch selectivity was demonstrated by etching the aperture a distance of several microns without affecting the surrounding InP etch-resistant layer. Edgeemitting lasers enclosing the TJ aperture showed high injection efficiency and low current spreading underneath the aperature. Single-mode continuous-wave operation of a 1.55-μm VCSEL was demonstrated successfully with a room-temperature differential efficiency of 21% using a 6-μm-wide TJ aperature.     

用于阵列波导光栅(AWG)的材料及其特性分析

AWG器件是目前光通信元器件中重要的研究课题,而材料是决定AWG性能的基础。本文主要分析了硅基材料、聚合物和磷化铟基等材料在AWG制作技术中的材料特性与应用特点,同时展示了AWG在光通信领域中的应用前景。     

一种改进了碰撞电离的超高速InP基SHBT SDD模型

从物理机制上分析了超高速InP/InGaAs SHBT碰撞电离与温度的关系,通过加入表示温度的参数和简化电场计算,得到一种改进的碰撞电离模型. 同时针对自有工艺和器件特性,采用SDD (symbolically defined device）技术建立了一个包括碰撞电离和自热效应的InP/InGaAs SHBT的直流模型. 模型内嵌入HP-ADS中仿真并与测试结果进行比较,准确地拟合了InP/InGaAs SHBT的器件特性.     

Fabrication of dry-etched mirrors in GaAs-based and InP-based lasers using chemically assisted ion-beam etching at low temperatures

We have fabricated dry-etched mirrors in high-speed InGaAs/GaAs/AlGaAs pseudomorphic multiple quantum well ridge-waveguide lasers at 60°C and in InGaAs/InP bulk lasers at 5°C using enhanced chemically assisted ion-beam etching (CAIBE) technique. The technique allows the etching of laser structures with good surface morphology and excellent anisotropy without cold traps in the etching system. Characteristics of the dry-etched facet lasers match those of cleaved devices. The low sample temperatures for etching allowed the use of standard photoresists as etch masks.     

InP-HEMT中复合沟道的设计与生长

设计并生长了带有复合沟道的InP基HEMT材料,该材料具有较高的二维电子气浓度和迁移率。在使用In_xGa_(1-x)As/In_(0.53)Ga_(0.47)As复合沟道时,当In组分等于0.7时得到较好的沟道输运性能;在使用InAs复合沟道时,得到了二维电子气浓度为2.3×10~(12)/cm~2、室温迁移率高达13600 cm~2/V·s的性能优良的HEMT材料。     

InP基HEMTs器件16参数小信号模型

针对InAlAs/InGaAs InP基 HEMTs提出了一种16参数小信号拓扑结构.拓扑结构中引入栅源电阻(Rgs)表征短栅沟间距引起的栅泄漏电流效应.另外还引入输出跨导(gds)和漏延迟(τds)描述漏端电压对沟道电流的影响以及漏源电容(Cds)引起的相位变化,从而提高了S22参数拟合精度.外围寄生参数通过open和short拓扑结构计算得出,本征部分利用去除外围寄生参数后的Y参数计算得出,最终模型参数值经过优化以达到最佳拟合状态而确定.结果表明,s参数和频率特性的仿真值与测试数据拟合程度很好,Rgs和τds的引入降低了模型误差.准确合适的InP基HEMTs小信号模型对于高频电路设计非常重要.