InGaAsP/InP双异质结激光器的研究

近年来,激光通讯技术在国内外迅速发展。作为长波长激光通讯光源的InGaAsP/InP激光器也在不断改进,目前国际上已开始进入实用化阶段。我们从1979年开始研制InGaAsP/InP双异质结激光器,同年实现室温脉冲激射,今年10月初做出18℃下连续激射的样品,11月份实现了室温以上连续激射。器件波长为1.1μ,连续工作温度最高可达40℃以上,室温连续激射阈值电流最低可低于200mA。目前正在进行加电工作试验,20～25℃下连续工作已超过500小时,未见失效,这一工作还在继续之中。本文分三个部分报告InGaAsP/InP双异质结激光器的研制情况。     

InGaAsP/InP双异质结激光器的制备

本文介绍InGaAsP/InP双异质结激光器的各种制管工艺,重点介绍隐埋条形和扩散条形的结构和工艺。     

InGaAsP/InP 双异质结激光器的材料制备

本文简单介绍 InGaAsP/InP DH(双异质结)激光器的主要优点和发展动态,重点介绍光纤传输特性和与此相适用的最佳光源器件——InGQAsP/InP DH 激光器的材料制备。     

质子轰击条形InGaAsP/InP双异质结激光器

用液相外延方法生长了InGaAsP/InP四层双异质结,采用了镀金石英玻璃炉和水平滑动式石墨舟.研究了外延生长界面平直晶体质量好的InGaAsP/InP和InP/InGaAsP异质结的工艺细节.测量了异质结晶格失配度,确定了异质结匹配生长条件。研究了在InP液相外延中锌和碲的掺杂规律,分析了掺锌工艺对p-n结的位置、结的注入效率和其它结特性的影响.制作了质子轰击条形InGaAsP/InP DH激光器.在室温(300K)连续激射波长为1.30-1.33μm.室温宽接触激光器的阈电流密度为2000A/cm~2,规一化阈电流密度为5kA/cm~2·μ.测量了阈电流随温度的变化,在80—285K范围内特征温度T_o=79-108K,室温附近T_o=63-73K.选择两只激光器作了长期工作实验,其中一只寿命为560小时,另一只已经工作2500 小时,现仍在继续工作中.     

InGaAsP/InP双异质结激光器的温度特性

本文叙述了四元系InGaAsP/InP半导体激光器阈值温度特性研究的主要结果:载子泄漏;俄歇复合;价带间吸收;缺陷、杂质、界面等非辐射复合。就这些因素对四元系InGaAsP/InP激光器阀值温度特性的影响进行了讨论。     

1.5μm InGaAsP/InP分布反馈激光器

InGaAsP/InP分布反缋半导体激光器是为长距离光纤通信的需要而研制的光源,它可在高速调制时以单频振荡。     

条形InGaAsP/InP双异质结激光器的高温特性

本文介绍了发射波长为1.3μm的条形InGaAsP/InP双异质结激光器的高温特性。为了估计热特性,诸如热耗散功率、热阻、四元有源层的温度增加对连续工作的影响,并推导高温下稳定工作的条件,分析了增益导引激光器和折射半导引激光器的热特性与条宽和腔长的关系。采用了质子轰击激光器和自对准激光器,研究了室温以上的振荡性能,并与分析结果进行了比较。     

带激射窗口区的1.57μm InGaAsP/InP分布反馈隐埋异质结激光器

InGaAsP/InP分布反馈(DFB)激光器是1.5～1.6μm波段单模光纤通信中一种很有希望的光源。最近研制成了室温连续工作的隐埋异质结分布反馈激光器。GaAs/AlGaAs分布反馈激光器有人曾经作过介绍。本文报导一种带激射窗口区的InGaAsP/InP分布反馈隐埋异质结激光器(DFBWH-WR)。该激光器能有效抑制法布里—珀罗模,而且输出—电流特性良好,既无扭折,也无磁后。     

InGaAsP/InP双异质结激光器V-I、P-I特性测试

本报告分两部分,第一部分是叙述自动扫描V-I、P-I特性测试仪的研制。配合器件研制,从室温脉冲工作过渡到室温连续工作以及从低温连续工作过渡到室温连续工作。该测试仪提供了有用的数据。该仪器的特点是多量程、方便、可靠、快速、连续扫描、恒流供电、自动保护等特点。本报告第二部分是对V-I、P-I特性的测试数据进行一些简单的讨论。     

1.3微米InGaAsP/InP双沟道平面掩埋异质结激光器

本文介绍具有机好的P-N-P-N电流限制的双沟道平面掩埋异质结激光器(DC-PBH LD)。器件正向泄漏电流小于1μA/5V,阈值电流20mA,20℃时的光功率线性输出大于10mW,最大功率输出大于20mW,50℃光功率线性输出10mW,70℃连续工作,光功率输出大于1.3mW,外微分量子效率50％,比接触电阻3.6-4.8×10~(-5)Ωcm~2,光谱为极好的单纵模,远场辐射θ_2～15°,θ_1～15°-30°,耦合效率高达90％。     

1.3微米InGaAsP/InP双沟道平面掩埋异质结激光器

用过冷法两次液相外延生长制作了波长 1.3微米InGaAsP/InP双沟道平面掩埋异质结激光器(DC-PBHLD).室温最低阈值电流15mA,典型值20mA;最高连续工作温度80℃,输出光功率2mW.4倍阈值电流时,仍可得到稳定的单纵模输出.     

新的1.62微米波长InGaAsP/InP隐埋异质结激光器

<正> 最近日本东工大成功地制备了1.62微米波长的 InGaAsP/InP 隐埋异质结激光器。器件的条宽3～5微米,腔长310～330微米,最低的室温脉冲阈值电流为25毫安,室温连续波阈值为37毫安,三倍阈值以上获得单横模工作。器件的工艺步骤是:在含有防回熔层的双异质结片子上用化学汽相淀积法形成 SiO_2膜,并用普通的光刻技术形成沿(110)方向的5～8微米宽的条,接着用 Br-CH_3OH 腐蚀2微米深,然后用4HCl-H_2O 溶液在0～1℃下选择腐蚀2分钟以去除 InP 部分(腐蚀     

刻蚀腔InGaAsP/InP双异质结激光器的制作与特性

本文报道了用反应离子刻蚀（RIE）与晶向湿法化学腐蚀（XWCE）相结合沿InP衬底（110）方向获得工作波长1．3μm的InGaAsP／InP双异质结激光器的腔面的方法．用CH4：H2：Ar2的混合物作干法刻蚀的反应气体，用H2SO4：HCl：H2O2作湿法腐蚀的腐蚀剂，我们获得了质量较好的激光器的光学腔面．用一个刻蚀腔面与一个解理面组成激光器的F－P腔，我们获得了它的宽接触阈值电流和微分量子效率与用传统的解理腔面的激光器的宽接触阈值电流与微分量子效率相当的激光器．     

1.5μm InGaAsP/InP脊型波导分布反馈激光器

用两次液相外延制备了1.5μm InGaAsP/InP脊型波导分布反馈激光器.室温下无扭折直流光功率超过6mW,阈值电流为34mA,单面外微分量子效率高达33％.在室温附近的稳定单纵模工作温度范围超过43℃,波长温度系数为0.9A/K.在1.6mW输出光功率下的静态线宽为60MHz.在1GHz正弦调制下仍为单纵模输出.     

InGaAsP/InP波长可选异质结光电晶体管

采用InGaAsP/InP材料系,将吸收层加到宽带隙异质结光电晶体管上,研制出了具有窄光谱响应的高增益光电晶体管(波长可选光电晶体管)。得到了光谱响应峰值约1.2μm,光谱半宽度为53μm。在峰值波长和入射光功率P_(in)为3.6μw时,这种器件呈现出高达400的光学增益。在P_(in)=10μw时,测得上升时间是18μs。还测量了器件的噪声特性,在光学偏置功率为0.1μw、频率为2 KHz时,估计器件总探测度为3.7×10~(10)cm·Hz~(1/2)/W。从理论上详细讨论了这些特性。     

InGaAsP/InP异质结双极晶体管的研究

用液相外延方法研制了InGaAsP/InP异质结双极晶体管(HBT),并研究了其直流特性。该HBT的发射区和集电区材料为InP(禁带宽度为1.35eV),基区材料为InGaAsP(禁带宽度0.95eV)。器件采用台面结构,发射结、集电结面积分别为5.0×10~(-5)cm~2、3.46×10~(-5)cm~2。基区宽度约为0.2μm,基区掺杂浓度为(2～3)×10~(17)/cm~3。在I_c=3～5mA,V_(ce)=5～10V时。共射极电流放大倍数达到30～760。符号表 q 电子电荷ε介电常数 k 玻耳兹曼常数 T 绝对温度β共射极电流放大倍数γ发射极注入效率 A_e 发射结面积 I_(ne) 发射极电子电流 I_(pe) 发射极空穴电流 I_(rb) 基区体内复合电流 I_(gre) 发射结空间电荷区产生-复合电流 I_(sb) 基区表面复合电流 I_(nc) 被集电极收集的电子电流 m_(pb)~* 基区中空穴有效质量 m_(?)~* 发射区电子有效质量 N_(Ab) 基区中受主掺杂浓度 N_(D(?)) 发射区施主掺杂浓度 N_(D(?)) 集电区施主掺杂浓度 W_b 基区宽度 L_(ab) 基区中电子扩散长度μ_(ab) 基区中电子迁移率τ_(ab) 基区中电子寿命 V_(no) 从发射区注入到基区电子的平均速度 V_(p(?)) 从基区注入到发射区空穴的平均速度△E_g 发射区与基区的禁带宽度差△E_c 异质结交界面导带不连续量△E_v 异质结交界面价带不连续量。且有:△E_c+△E_v=△E_g A_(?) 基区表面有效复合面积     

垂直集成的InGaAsP/InP双异质结型的双极晶体管和双异质结激光器

据《A.P.L.》1987年6月报道:美国加利福尼亚州理工学院已成功地研制出垂直集成的InGaAsP/InP异质结双极型晶体管(HBT)和激光器,该器件由七层组成,上面四层构成双异质结激光器,下面四层构成双     

自对准结构InGaAsP/InP双异质结构激光器

本文研究了一种横模稳定的InGaAsP/InP双异质结构(DH)激光器的器件参数,即各层的厚度和条宽,这种激光器称为自对准结构(SAS),发射波长为1.3μm。为了控制平行于结平面的横模以及为了在高温下能稳定工作(尽管阈值电流对温度很灵敏),得出最佳条宽为7μm。 SAS激光器显示出稳定的基横模和接近单纵模的工作特性,并且直到3GHz有平坦的频率响应特性,范围在±5dB内。在老化试验中,温度提高到50℃和70℃,在恒定光功率条件下,所有样品都已工作了10000多小时,驱动电流没有明显变化。在50℃,5mW/端面恒定功率条件下的样品,5000小时期间驱动电流增加的平均速率为3.1×10~(-6)/hr。这个数值与GaAlAs/GaAs DH激光器相比几乎一样。在老化试验期间未观察到基横模分布上的变化。     

1.5μm波长范围的InGaAsP/InP分布反馈式激光器

<正> 日本KDD研究和发展实验室从理论上和实验上研究了1.5μm波长范围的InGaAsP/InP分布反馈式(DFB)激光器的激射特性。分析了5层DFB波导中波的传播,估算出结构参数对阈值条件的影响。在设计低阈值激光器及其激射波长方面进行了主要考虑。用液相外延方法制备了具有1.53μm发射主光栅的DFB隐埋异质结构激光器。在-20℃～58℃的温度范围内实现了CW工作。室温下的CW阈值电流低至50mA。在直流与500Mbit/s的伪随机脉冲电流     

1.5μm波长InGaAsP/InP双异质结激光器的液相外延

本文描述了与InP晶格匹配的In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)(对应发射波长为1.5μm)双异质结液相外延生长。讨论了与外延生长有关的几个主要因素,给出了实验结果及用该液相外延生长的晶片所制作的激光器的参数特性。