光纖通信技術的更新迭代,直接促進了半導體光電子學的發(fā)展。高性能、低成本的半導體光電子器件是下一代光纖通信的關鍵。本論文的主要研究對象是用于以太網絡中單片集成的高速直調半導體激光器陣列芯片,并致力于解決數據中心、網絡運營商和其他流量密集型的高性能計算機環(huán)境中高速增長的網絡需求。研制了應用于100G以太網通信系統(tǒng)的1.3μm波段的直調分布反饋激光器陣列芯片,包括高速直調激光器、有源無源過渡結構和光合波器件,完成了相關器件的理論分析、實驗制作和性能測試。其主要工作包括:對激光器的高速特性進行了理論分析,通過對激光器高速調制小信號模型理論的推導,得到了激光器本征帶寬與激光器參數之間的內在聯系,討論了激光器的結構參數對高速調制的影響,提出了高速調制的優(yōu)化方向。建立了基于時域行波理論的分布反饋激光器理論模型,利用該模型可以獲得激光器的性能參數、激光器腔體的反射譜和歸一化的光譜,以及激光器的動態(tài)特性。提出了一種新型的兩段式有源反射的分布反饋(Active distributed reflectordistributed feedback,ADR-DFB)激光器方案,該方案將一個有源反射區(qū)集成在普通的分...

【文章頁數】：154 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-11(a)偏置量子阱,(b)量子阱混雜,(c)對接再生長,(d)選擇區(qū)域生長,(e)垂直雙波導結構

集成光芯片的實現,通常需要多種外延結構,實現對器件性能的最優(yōu)化。激光器有源區(qū)需要對量子阱的結構和厚度進行優(yōu)化,比如高速調制激光器需要高的增益系數,放大器需要低的光場限制因子,而光合波器件則需要好的光場限制、小的波導損耗。激光器部分采用了有源量子阱的芯層結構,由于有源波導會對激光器....

圖1-12量子阱混雜技術的制作示意圖

一種是偏置量子阱結構,在激光器有源區(qū)量子阱下面預先放置無源芯層,偏置量子阱的結構如圖1-11(a)所示。激光器有源區(qū)與無源波導之間間隔很小,有源無源對接的位置可以實現光場直接過渡。該方案只需要去掉無源部分的量子阱后,整個外延片上直接生長InP的上蓋層,不需要再生長無源波導層,工藝....

圖1-13對接再生長結構的制作工藝步驟

采用對接再生長技術實現有源無源的集成,制作步驟如圖1-13所示。完成量子阱生長后的外延片上,光刻制作掩膜去除無源部分的量子阱芯層,采用金屬氣相沉積(Metalorganicchemicalvapordeposition,MOCVD)在量子阱芯層的同一高度生長無源波導芯層,....

圖1-14(a)減少反射的切角型MMI示意圖,(b)采用MMI實現合波的激光器陣列[95]

多模干涉耦合器(Multi-modeinterferometer,MMI)是基于自成像原理[92],由于其對波長不敏感的特性,適合于激光器陣列的合波輸出,制作工藝比較簡單,制作時容差比較大。但是MMI合波激光器陣列會造成比較大的插入損耗,輸出功率較低,并且MMI的通道數越高,插....

本文編號：4005952