為了研制符合"國家863"項(xiàng)目要求的,滿足高線性大功率直接調(diào)制應(yīng)變多量子阱半導(dǎo)體激光器,對(duì)AlGaInAs/InP應(yīng)變多量子阱激光器的有源區(qū)的量子阱數(shù)及芯片生長工藝進(jìn)行了研究。根據(jù)求解速率方程組、計(jì)算載流子濃度分布,分析瞬態(tài)過程和穩(wěn)態(tài)過程,得出理論最優(yōu)阱數(shù),再在最優(yōu)阱數(shù)下對(duì)比不同溫度下的激光器的各項(xiàng)性能指標(biāo),得出最佳溫度值�；贏LDS軟件模擬建立了AlGaInAs/InP仿真模型,模擬結(jié)構(gòu)輸入、材料求解、閾值分析、性能計(jì)算等。討論了不同量子阱個(gè)數(shù)、不同溫度對(duì)器件穩(wěn)態(tài)、大小信號(hào)、噪聲等的影響。結(jié)果表明,當(dāng)阱組分為Al_0.24Ga_0.23In_0.53As,阱寬為3.3nm,壘寬為8.1nm,阱數(shù)為10,溫度為25℃,本激光器各項(xiàng)性能指標(biāo)均為最優(yōu),閾值電流達(dá)13.40mA,輸出功率為5.6mW。 

【文章來源】：激光雜志. 2017,38(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

量子阱個(gè)數(shù)與閾值電流之間的關(guān)系

阱數(shù)多到一定的數(shù)量后，吸收層能有效吸收的電子特別少，當(dāng)泵浦光走到增益區(qū)盡頭時(shí)，能被吸收的光也特別少，這些量子阱也無法按需攻擊光增益，同時(shí)光損耗也不斷的增大，導(dǎo)致閾值電流又逐漸提高［15］。不同于計(jì)算所得的線性關(guān)系的結(jié)論，當(dāng)阱的數(shù)量增多時(shí)，閾值電流Ith會(huì)逐漸的變校然而并非是量子阱數(shù)量越多越有優(yōu)勢(shì)，一方面是由于當(dāng)前制作多量子阱的工藝過程比較復(fù)雜，另一方面是由于量子阱數(shù)量的增大，有源區(qū)的總厚度變大，從而降低光限制系數(shù)，進(jìn)而導(dǎo)致閾值電流的增大。圖1量子阱個(gè)數(shù)與閾值電流之間的關(guān)系圖2量子阱個(gè)數(shù)與平均增益之間的關(guān)系圖2表示多量子阱半導(dǎo)體激光器平均增益與量子阱數(shù)量的關(guān)系，平均增益是由電子和空穴在量子阱中發(fā)生復(fù)合所產(chǎn)生的。理論上激光器增益與電流密度關(guān)系是線性的［16］，增益和帶寬相互制約，為了獲得大寬帶激光器發(fā)射芯片，需要低增益。當(dāng)阱數(shù)為10時(shí)，量子阱增益最大，模擬結(jié)果與理論吻合。實(shí)際上現(xiàn)在很多設(shè)計(jì)中討論了線寬展寬因子α，利用增益來推算多量子阱激光器的α因子。圖3量子阱個(gè)數(shù)與SMSＲ之間的關(guān)系圖3表示SMSＲ與量子阱數(shù)量的關(guān)系，設(shè)計(jì)的多量子阱激光器SMSＲ均大于40dB。由圖示曲線能明顯觀測(cè)出，多量子阱激光器的SMSＲ是跟量子阱數(shù)量有關(guān)的。當(dāng)量子阱數(shù)量不斷增多時(shí)，激光器的SMSＲ會(huì)先降低再增多，在阱數(shù)為10的狀態(tài)下，SMSＲ達(dá)到最低值。圖4量子阱個(gè)數(shù)與功率之間的關(guān)系圖4表示功率與量子阱數(shù)量的關(guān)系。根據(jù)圖中曲線可以觀測(cè)到，當(dāng)量子阱數(shù)量不斷增多時(shí)，激光器的輸出功率也會(huì)不斷增大，阱數(shù)目為10時(shí)，輸出功率達(dá)到峰值，這與閾值電流的變化是一致的，也可以看出當(dāng)量子阱數(shù)繼續(xù)增大后，能帶傾斜嚴(yán)重，即使量子阱有源區(qū)能夠近乎完全的限制空穴，然而電子還是會(huì)

性辭?淖芎穸缺浯螅?傭?降低光限制系數(shù)，進(jìn)而導(dǎo)致閾值電流的增大。圖1量子阱個(gè)數(shù)與閾值電流之間的關(guān)系圖2量子阱個(gè)數(shù)與平均增益之間的關(guān)系圖2表示多量子阱半導(dǎo)體激光器平均增益與量子阱數(shù)量的關(guān)系，平均增益是由電子和空穴在量子阱中發(fā)生復(fù)合所產(chǎn)生的。理論上激光器增益與電流密度關(guān)系是線性的［16］，增益和帶寬相互制約，為了獲得大寬帶激光器發(fā)射芯片，需要低增益。當(dāng)阱數(shù)為10時(shí)，量子阱增益最大，模擬結(jié)果與理論吻合。實(shí)際上現(xiàn)在很多設(shè)計(jì)中討論了線寬展寬因子α，利用增益來推算多量子阱激光器的α因子。圖3量子阱個(gè)數(shù)與SMSＲ之間的關(guān)系圖3表示SMSＲ與量子阱數(shù)量的關(guān)系，設(shè)計(jì)的多量子阱激光器SMSＲ均大于40dB。由圖示曲線能明顯觀測(cè)出，多量子阱激光器的SMSＲ是跟量子阱數(shù)量有關(guān)的。當(dāng)量子阱數(shù)量不斷增多時(shí)，激光器的SMSＲ會(huì)先降低再增多，在阱數(shù)為10的狀態(tài)下，SMSＲ達(dá)到最低值。圖4量子阱個(gè)數(shù)與功率之間的關(guān)系圖4表示功率與量子阱數(shù)量的關(guān)系。根據(jù)圖中曲線可以觀測(cè)到，當(dāng)量子阱數(shù)量不斷增多時(shí)，激光器的輸出功率也會(huì)不斷增大，阱數(shù)目為10時(shí)，輸出功率達(dá)到峰值，這與閾值電流的變化是一致的，也可以看出當(dāng)量子阱數(shù)繼續(xù)增大后，能帶傾斜嚴(yán)重，即使量子阱有源區(qū)能夠近乎完全的限制空穴，然而電子還是會(huì)有極大的泄漏，極化現(xiàn)象的不斷增多累積，會(huì)使得載流子波函數(shù)的重合降低，復(fù)合率下降，功率降低［17］。因此可以觀測(cè)到，量子阱數(shù)目為10時(shí)，是最優(yōu)量子阱數(shù)量。圖5量子阱個(gè)數(shù)與平均載流子濃度之間的關(guān)系圖5表示透明載流子濃度與量子阱數(shù)量的關(guān)系。根據(jù)圖中曲線可以看出平均載流子濃度的大小與量子阱的數(shù)量之間也有著密切的關(guān)系［18］，會(huì)隨著阱數(shù)目的不斷增大而先變大后變小，在阱數(shù)量為10時(shí)，平均載流

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3117787