光网络与光子集成的发展(下)

光网络体系中的有源光子集成 高速响应、低啁啾、单稳频集成光子源 半导体分布反馈（ＤＦＢ）激光器作为光通信的光子源器件已占据不可替代的重要地位,然而ＤＷＤＭ光网络对光子源却提出更高的要求。直接调制ＤＦＢ激光器受到固有张弛振荡效应的限制,响应速率难以越过５Ｇｂ／ｓ,同时在高速率下,频移啁啾效应已比较严重,因此必须采用外调制技术,从光网络体系考虑,调制器宜结构简单并能与ＤＦＢ激光器实现单片集成。现在的激光器均已采用量子阱（ＭＱＷ）结构,因此人们致力于发展基于ＭＱＷ中量子限制Ｓｔａｒｋ效应（ＱＣＳＥ）的电…     

GaAs／Al_xGa_（1－x）As多量子阱掩埋条形激光器

利用ＭＢＥ生长的ＧａＡｓ／ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ折射率渐变－分别限制－多量子阱材料（ＧＲＩＮ－ＳＣＨ－ＭＱＷ），经液相外延二次掩埋生长，制备了阈值最低达２．５ｍＡ（腔面未镀膜），光功率室温连续输出可达１５ｍＷ／面的半导体激光器．经腔面镀膜后，器件已稳定工作４５００多小时．     

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．     

GaAlAs／GaAs欧量子阱增益耦合型DFB激光器电吸收型调制器单片光子…

我们在国际上率先提出将增益耦合分布反馈式（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动共用同一组分和同一结构，本理论上分析了新型器件的可行性，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，器件电流为３５ｍＡ。     

GaAs／AlxGa1—xAs多量子阱掩埋条形激光器

利用ＭＢＥ生长的ＧａＡＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ折射率渐变－分别限制－多量子阱材料（ＧＲＩＮ－ＳＣＨ－ＭＱＷ），经液相一次掩埋生长，制备了阈值最低达２．５ｍＡ（腔面未镀膜），光功率室温连续输出可达１５ｍＷ／面的半导体激光器，经腔面多功能摹一器件已稳定工作４５００多小时。     

GaAs／GaAlAs多量子阱CCTS结构双稳态激光器的实验研究

本文报道了ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ多量子阱（ＭＱＷ）双区共腔（ＣＣＴＳ）结构的双稳态激光器．该器件利用多次离子注入形成电隔离很好的双电极结构，吸收区上加上一定反偏电压时得到了双稳特性，观察到了器件工作于双稳态时对光谱边模的显著抑制．     

MBE生长高功率半导体激光器

对影响分子束外延（ ＭＢＥ） 材料生长的一些主要因素进行了细致的分析。利用ＭＢＥ生长出ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ 梯度折射率分别限制单量子阱激光器（ＧＲＩＮ－ ＳＣＨ－ ＳＱＷ） 材料。利用该材料制作出的列阵半导体激光器的准连续输出功率达到了６０ Ｗ（ｔ＝ ２００ μｓ,ｆ＝ ５０ Ｈｚ） ,峰值波长为８０８ ．４ ｎｍ 。     

MBE生长InGaAs／GaAs应变层单量子阱激光器结构材料的研究

采用ＶａｒｉａｎＧｅｎⅡＭＢＥ生长系统研究了ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ应变层单量子阶（ＳＳＱＷ）激光器结构材料。通过ＭＢＥ生长实验，探索了Ｉｎ＿ｘＧａ＿（１－ｘ）ｔＡｓ／ＧａＡｓＳＳＱＷ激光器发射波长（λ）与Ｉｎ组分（ｘ）和阱宽（Ｌ＿ｚ）的关系，并与理论计算作了比较，两者符合得很好。还研究了材料生长参数对器件性能的影响，主要包括：Ⅴ／Ⅲ束流比，量子阱结构的生长温度Ｔ＿ｇ（ＱＷ），生长速率和掺杂浓度对激光器波长、阈值电流密度、微分量子效率和器件串联电阻的影响。以此为基础，通过优化器件结构和ＭＢＥ生长条件，获得了性能优异的Ｉｎ＿（０．２）Ｇａ＿（０．８）Ａｓ／ＧａＡｓ应变层单量子阱激光器：其次长为９６３ｎｍ，阈值电流密度为１３５Ａ／ｃｍ￣２，微分量子效率为３５．１％。     

1．27μm吸收型部分增益耦合MQW－DFB激光器

采用ＬＰ－ＭＯＣＶＤ和ＬＰＥ相结合，成功地研制出了吸收型部分增益耦合ＭＱＷ－ＤＦＢ激光器．扫描显微镜照片显示了清晰的被掩埋的吸收型增益耦合光栅，表明光栅掩埋生长前升温过程磷烷的保护是成功的．宽接触（ｂｒｏａｄａｒｅａ）脉冲电流大范围单纵模工作，条型器件室温连续直流工作阈电流为２２ｍＡ至３５ｍＡ，单模成品率高，边模抑制比（ＳＭＳＲ）超过３７ｄＢ，没有观察到饱和吸收现象．     

可调谐DBR激光器、电吸收调制DFB激光器用高质量InGaAsP-MQW材料的选择区域生长

本文报道了采用选择区域生长（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｒｅａ ｇｒｏｗｔｈ, ＳＡＧ）方法,在 ＳｉＯ２作掩膜的 ＩｎＰ衬底上选择生长出高质量的 ＩｎＧａＡｓＰ－ＭＱＷ,并成功地制作出波长调谐范围达 ６．５ ｎｍ的可调谐 ＤＢＲ激光器和性能可靠的电吸收调制ＤＦＢ激光器．ＳＡＧ成为实现光子集成器件的有效途径,得到广泛的研究,并已实现了ＤＦＢ激光器与电吸收调制器的单片集成 （ｅｌｅｃｔｒｏａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ＤＦＢ Ｌａｓｅｒ, ＥＭＬ）．我们在国内率先开展这方面的研究,并取得重大的突破． 采用 …     

2.5Gb/s1.55μm InGaAsP/InP分布反馈激光器/电吸收调制器单片集成器件

本文在已经报道的采用直接集成方法制作的１．５５μｍＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ部份增益耦合ＤＦＢ激光器与电吸收调制器的单片集成器件的基础上,进一步对器件的性能进行了改进,并采用标准１４脚蝶型管壳对集成器件进行了封装．封装后的发射模块阈值电流约为２０～３０ｍＡ,边模抑制比大于４０ｄＢ,耦合输出光功率大于２ｍＷ,在３Ｖ的反向调制电压下消光比约为１７ｄＢ．我们还在２．５Ｇｂ／ｓ波分复用系统上对集成器件进行了传输实验．经过２４０ｋｍ普通单模光纤传输后,在误码率为１０－１０的情况下功率代价小于０．５ｄＢ．     

基于MBE的GaAlAs／GaAs分布反馈式半导体激光器的制作新工艺

利用分子束外延（ＭＢＥ）对ＧａＡＩＡｓ和ＧａＡｓ的选择性热蚀特性进行光栅上的二次外延生长，既能获得清洁的外延界面，又能精确控制光栅的形状．采用这种方法，我们在国际上首次成功地制作了完全ＭＢＥ生长的内含吸收光栅的ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ多量子阱增益耦合型分布反馈式（ＤＦＢ）半导体激光器．并实现了激光器在室温下的脉冲激射，、器件表现出了ＤＦＢ模式的单模工作特性．     

完全MBE生产长的内含吸收型光栅GaAlAs／GaAs多量子阱增益耦合型...

我们首次完全采用ＭＢＥ技术成功地制作了内含吸收型光栅的ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ量子阱增益耦合型分布反馈式半导体激光器，激光器在室温下的激射波长为８６０ｎｍ，单模单端输出光脉冲峰值功率超过２０ｍＷ。器件在至少０－８０℃的范围内始终保持单纵模激射，作为初步结果，条宽为５－６μｍ的氧化物条件形结构器件的脉冲工作阈值电流约为７００ｍＡ。     

完全 MBE 生长的内含吸收型光栅 GaAlAs／GaAs 多量子阱增益耦合型分布反馈式半导体激光器

我们首次完全采用ＭＢＥ技术成功地制作了内含吸收型光栅的ＧａＡＩＡｓ／ＧａＡｓ量子阶增益耦合型分布反馈式半导体激光器．激光器在室温下的激射波长为８６０ｕｍ，单模单端输出光脉冲峰值功率超过２０ｍＷ．器件在至少０℃到８０℃的范围内始终保持单纵模激射．作为初步结果，条宽为５～６μｍ的氧化物条形结构器件的脉冲工作阈值电流约为７００ｍＡ．     

高速光通信用的光电子器件的进展

人类社会的信息化建设正在加速进行,即使是在全球经济发展不景气的情况下,通信和信息行业也十分红火。光通信呈现着蓬勃发展的新局面,正朝着高速、超高速光纤传输、超大容量的ＷＤＭ、ＯＴＤＭ以及全光网等方向发展。但这些系统的实现还依赖于相应的光电子技术的进步。一系列的光电子器件将在未来的通信网中起着重要的作用,因而各国从事光电子器件的研究者都在奋力开发各种高性能器件,研究其材料及工艺,并取得了丰硕成果。１．ＤＦＢ激光器／ＥＡ调制器集成光源ＤＦＢ激光器／ＥＡ调制器集成光源具有低啁啾、低驱动电压（Ｖｐｐ：２～３ｖ,ＬｉＮｂＯ３调制器的Ｖｐｐ：４～５ｖ）、低功耗、容易与激光器或其它波导器件集成、耦合损耗低、调制效率高、且体积小（一般长０．２ｃｍ左右,而ＬｉＮｂＯ３调制器长８ｃｍ）等优点,特别是含有增益耦合的ＤＦＢ激光器因为具有动态单模和调制啁啾小等特性,有助于减小集成器件线宽,而且它还具有较强的抗端面反射能力,从而减小因端面反射引起的啁啾,改善集成器件的啁啾特性等。该光源现已广泛用于２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、１０Ｇｂｉｔ／ｓ等高速传输系统,其中２.５Ｇｂｉｔ／ｓＤＦＢ激光器／ＥＡ调制器集成器件已成为干线光纤通信系统的主要光源。１０...     

高质量的一级光栅1．55μmDFB激光器

本文详细叙述了ＤＦＢ激光器的设计要点和新的工艺。采用一级全息光栅和二步液相外延法批量研制出高稳定单纵模工作的１．５５μｍ分布反馈激光器（ＤＦＢ—ＬＤ）。外延片成品率＞４０％。器件特性：２５℃时阈值电流２０ｍＡ，单面光功率＞１０ｍｗ，主边模抑制比ＳＭＳＲ达４３ｄＢ（λ／４相移光栅），谱线宽度△ν－２０ｄＢ＝０．３ｎｍ，调制速率＞１．８ＧＨｚ。可靠性测试显示：高温监测光谱稳定，２５°Ｃ时阈值退化率△Ｉｔｈ／ｔ＜０．３ｍＡ／ｋｈ，对应器件预估寿命将超过１０万ｈ。     

用MBE生长的长波长高速应变量子阱激光器

目前实验证明，由分子束外延生长的应变层ＧａＩｎＡｓ渐变折射率分别限制异质结（ＧＲＩＮ　ＳＣＨ）量子阱激光器，其性能相当于或优于ＯＭＶＰＥ生长的激光器。提高ＭＢＥ生长的激光器性能主要是优化生长条件，该结论来自以前生长应变调制掺杂ＦＥＴ的应变沟道。在此，我们将讨论ＧａＡｓＩｎ／ＧａＡｓ应变层结构的生长条件，这些应变层材料的特点以及在此条件下生长的激光器的直流和微波特性。     

1.3μm InGaAsP/InP大功率短脉冲SPB-BC激光器

本文在传统的掩埋新月型激光器的基础上，提出了一种１．３μｍＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ大功率激光器结构－选择性质子轰击掩埋新月型激光器（ＳＰＢ－ＢＣ）．文中对其制作过程及特性进行了详细的描述和测量．它的最低阈值电流小于１０ｍＡ，对于ｎ－ＩｎＰ衬底，它的最大输出功率为６５ｍＷ，ｐ－ＩｎＰ衬底，最大输出功率为８０ｍＷ．在重复频率为２．１ＧＨｚ时，测得光脉冲的半宽度（ＦＷＨＭ）为１８ｐｓ．     

2.5Gb/s1.55μm InGaAsP/InP分布反馈激光器/电吸收调制器单片集成器件

本文在已经报道的采用直接集成方法制作的１．５５μｍＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ部分增益耦合ＤＦＢ激光器与电吸收调制器的单片集成器件的基础上,进一步对器件的性进行了改进,并采用标准１４脚碟型管壳对集成器件进行了封装。封装后的发射模块阈值电流约为２０￣３０ｍＡ,边模抑制比大于４０ｄＢ,耦合输出光功率大于２ｍＶ,在３Ｖ的反向调制民压下消光比约为１７ｄＢ。我们还在２．５Ｇｂ／ｓ波分复用系统上对集成器件进行了传输     

1.3μm InGaAsP/InP大功率短脉冲SPB-BC激光器

本文在传统的掩埋新月型激光器的基础上，提出了一种１．３μｍＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ大功率激光器结构－选择性质子轰击掩埋新月型激光器（ＳＰＢ－ＢＣ）．文中对其制作过程及特性进行了详细的描述和测量．它的最低阈值电流小于１０ｍＡ，对于ｎ－ＩｎＰ衬底，它的最大输出功率为６５ｍＷ，ｐ－ＩｎＰ衬底，最大输出功率为８０ｍＷ．在重复频率为２．１ＧＨｚ时，测得光脉冲的半宽度（ＦＷＨＭ）为１８ｐｓ．