单片集成电吸收调制分布反馈激光器

提出一种选择区域外延双有源区叠层(SAG-DSAL)结构新技术,基于此技术设计研制了单片集成电吸收调制激光器(EML),SAG-DSAL-EML管芯的阈值电流为20mA,工作电流为100mA时的出光功率为10mw,由吸收调制器(EAM)加-3V偏压时的消光比为12dB,实现了简化制作工艺并提高器件性能的预期目的,有望用...     

用于10Gbit/s传输的对接集成DFB-LD/EA-MD光源

报道了用于10Gbit/s传输的DFB激光器和EA调制器对接集成器件的设计、制作和器件特性.工作主要集中于两个方面:提高激光器和调制器间的光学耦合;通过减小调制器电容提高调制带宽.集成器件显示出了良好的静态和高频特性:阈值电流典型值为15mA,最小值为8mA;100mA激光器偏置电流下,输出功率大于10mW;对消光比、电学回波损耗和调制带宽进行了测试,3dB带宽的测量值超过10GHz.     

简讯

<正> 高速1.3μm GaInAsP p型衬底具有掺Fe/Ti InP电流阻挡层的掩埋新月形激光器美国Bell通信研究所在p型InP衬底上用MOVPE生长法制作了具有掺Fe/Ti半绝缘InP电流阻挡层的1.3μm高速GaInAsP掩埋新月形激光器。Ti是一种深能级施主,可用来补偿LPE生长过程中来自缓冲层的Zn扩散。他们制作的宽接触器件的调制带宽为11GHz,阈值电流很低,为11mA,输出功率达到23mW/端面。     

隔离电阻对集成光源特性的影响分析

提出了一种分布反馈(DFB)激光器与电吸收(EA)调制器集成光源(EML)的等效电路模型。该模型考虑了由于隔离电阻不够大而导致的激光器与调制器之间的电耦合,通过对电路模型进行仿真可以看出,对于不同隔离电阻的EML,激光器的阈值电流、调制器的频率响应带宽、集成器件的小信号调制和脉冲调制等多方面特性均有明显不同。分析得到,EML的隔离电阻阻值只有达到10kQ量级,才能够忽略电泄漏对器件特性的影响。并指出EML在更高的偏置下,将对隔离电阻提出更高的要求。     

半绝缘InP的优化生长条件以及掩埋的1.55μm激光器

研究了低压MOCVD下生长压力和Fe源/In源摩尔流量比对半绝缘InP电阻率的影响.得到了用LP-MOCVD生长掺Fe半绝缘InP的优化生长条件.在优化生长条件下得到的Fe-InP的电阻率为2.0×108Ω·cm,击穿电场4×104V/cm.用半绝缘Fe-InP掩埋1.55tm多量子阱激光器,激光器的高频调制特性明显优于反向pn结掩埋的激光器,3dB调制带宽达4.8GHz.     

795nm单模垂直腔面发射激光器

针对铷原予能级跃迁对光谱的特殊需求,设计并制备了795 nm单模垂直腔面发射激光器(VCSEL).根据对VCSEL的光场和模式的分析和计算结果,设计了单模VCSEL芯片结构.采用MOCVD技术生长了外延结构,制备了不同有源区直径的氧化限制型VCSEL芯片并进行了测试.当有源区直径从6 μm减小到3μm时,VCSEL芯片的边模抑制比(SMSR)由8.76 dB增加到34.05 dB,阈值电流由0.77 mA减小到0.35 mA.有源区直径为6,5,4和3μm的VCSEL芯片的输出功率分别为0.37,0.46,0.58和0.44 mW,有源区直径为4μm的VCSEL芯片的远场为圆形光束,发散角为15°.85℃时3.5 μm有源区直径的VCSEL芯片输出功率为0.125 mW,激射波长为795.3 nm.室温3 dB带宽大于8 GHz,满足了铷原子传感器对VCSEL单模光谱、输出功率及调制速率的要求.     

高频大功率InGaAsP/InP SPB-BC激光器

在普通掩埋新月型激光器的基础上,提出了一种高频大功率的InGaAsP/InP激光器结构——选择性质子轰击掩埋新月型(SPB-BC),并对激光器结构模型进行了理论分析。采用p-InP衬底,最大输出功率为80mW。500μm腔长激光器,它的调制带宽可以达到6.0GHz。     

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.     

用于共封装光学的高功率连续波DFB激光器

为了应对共封装光学(CPO)系统对硅光外置光源提出的高功率、低噪声、低功耗等要求,设计了一种波长在1310 nm附近的AlGaInAs多量子阱(MQW)高功率连续波(CW)分布反馈(DFB)激光器芯片。通过在有源层MQW的下方插入一层InGaAsP远场减小层,实现光模场向n型包层下移,减小远场发散角的同时降低了量子阱区的光限制因子和整体的光吸收损耗,制作的激光器可以实现高斜率效率、非致冷高温高功率工作。测试结果显示,该激光器在25℃下,阈值电流为20 mA,斜率效率为0.46 W/A,输出功率为173 mW@400 mA;当注入电流为300 mA时,激光器的水平和竖直发散角分别是15.2°和19.1°,边模抑制比大于55 dB,洛伦兹线宽小于600 kHz,相对强度噪声(RIN)小于-155 dB/Hz;在85℃高温下,激光器阈值电流为32 mA,输出功率达到112 mW@400 mA。     

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%。     

1.55μm AlGaInAs/InP小发散角量子阱激光器的仿真和制备（英文）

理论仿真和实验制备了AlGaInAs/InP材料1. 55μm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4μm,腔长1000μm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%.     

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.     

使用传统工艺实现1.55μm激光器与模斑转换器的单片集成

采用传统的光刻和湿法腐蚀工艺制作了1.55μm波长的新型半导体激光器和模斑转换器的单片集成器件.其中激光器采用脊型双波导,模斑转换器采用掩埋双波导结构,水平楔型的有源波导和宽而薄的无源波导同时控制光斑模式大小.实验测得器件的阈值电流为40mA,斜率效率为0.35W/A,水平和垂直方向的远场发散角分别为14.89°和18.18°,与单模光纤的耦合损耗为3dB.     

使用传统工艺实现1.55μm激光器与模斑转换器的单片集成

采用传统的光刻和湿法腐蚀工艺制作了1.55μm波长的新型半导体激光器和模斑转换器的单片集成器件.其中激光器采用脊型双波导,模斑转换器采用掩埋双波导结构,水平楔型的有源波导和宽而薄的无源波导同时控制光斑模式大小.实验测得器件的阈值电流为40mA,斜率效率为0.35W/A,水平和垂直方向的远场发散角分别为14.89°和18.18°,与单模光纤的耦合损耗为3dB.     

快速1.3μm InGaAsP/InP台面边发光二极管

本文介绍了快速1.3μm InGaAsP/InP台面边发光二极管(ELED)的研制过程,通过有源区重掺Zn杂质和引进台面结构,提高了器件的调制频率,使-3dB调制带宽达500MHz,70mA电流下输出功率为130μW。     

带有模式扩展层的小发散角激光器模拟研究

模拟了带有模式扩展层的半导体激光器,研究了中心波导层、扩展波导层和内限制层对激光器性能的影响。经过优化获得了一个条宽为50μm,远场发散角为23°,阈值电流为117.8mA,限制因子为2.37%的激光器。远场发散角最小可达到18°,此时阈值电流为200.9mA。与普通结构比较,优化后的结构远场垂直发散角减小了20°左右,阈值电流并没有明显增加,模拟计算表明模式扩展层没有降低激光器的电学和温度稳定特性。     

适合低成本封装的1310 nm FP半导体激光器芯片

以太无源光网络(EPON)技术应用广泛,但是要求器件的出纤光功率较高.采用球透镜结合窄发散角芯片的封装方式逐渐成为主流.在有源区为基于AlGaInAs材料体系脊波导结构的1 310 nm法布里-珀罗(FP)半导体激光器中加入模式扩展结构,成功研制出温度特性良好、高效率、窄远场发散角的芯片.室温下芯片的阈值电流与无扩展波导结构的芯片相当,均为10 mA量级;效率达到0.6 mW/mA;远场发散角快轴为23°,慢轴为13°;85℃的阈值电流为20 mA,效率为0.55 mW/mA.该芯片可以使用低成本的晶体管外形(TO)封装技术制成,满足EPON标准的器件.     

1.52微米InGaAsP/InP双有源区双沟道平面掩埋异质结动态单纵模激光器

研制了1.52μm InGaAsP/InP双有源区复合腔结构的动态单纵模激光器,采用了双沟道平面掩埋异质结构来达到横向电流限制,制成的激光器20℃下阈值电流25—50mA,最高激射温度为80℃,线性输出功率>10mW,单面微分量子效率>20％,用565M bits/s、2~7-1位伪随机码调制,偏置电流由I_(th)～3I_(th)均能保持稳定的单纵模输出,其中谱线半宽为0.7±0.01A,纵模抑制比可达25dB(300:1)以上.     

多量子阱电吸收调制DFB激光器的一种新型LP-MOCVD对接生长方法

提出了一种提高多量子阱电吸收调制DFB LD集成器件(EML)耦合效率的对接生长方法.采用LP MOCVD外延方法,制作了对接方法不同的三种样片,通过扫描电镜研究它们的表面及对接界面形貌,发现新对接结构的样片具有更好的对接界面.制作出相应的三种EML管芯,从测量所得到的出光功率特性曲线,计算出不同对接方法下EML管芯的耦合效率和外量子效率.实验结果表明,这种对接生长方案,可以获得光滑的对接界面,显著提高了激光器和调制器之间的耦合效率(从常规的17%提高到78% )及EML器件的外量子效率(从0 0 3mW /mA提高到0 15mW /mA) .     

多量子阱电吸收调制DFB激光器的一种新型LP-MOCVD对接生长方法

提出了一种提高多量子阱电吸收调制DFB-LD集成器件(EML)耦合效率的对接生长方法.采用LP-MOCVD外延方法,制作了对接方法不同的三种样片,通过扫描电镜研究它们的表面及对接界面形貌,发现新对接结构的样片具有更好的对接界面.制作出相应的三种EML管芯,从测量所得到的出光功率特性曲线,计算出不同对接方法下EML管芯的耦合效率和外量子效率.实验结果表明,这种对接生长方案,可以获得光滑的对接界面,显著提高了激光器和调制器之间的耦合效率(从常规的17%提高到78%)及EML器件的外量子效率(从0.03mW/mA提高到0.15mW/mA).