本文關(guān)鍵詞：基于量子阱混合的單片集成半導(dǎo)體激光調(diào)制器研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光子集成技術(shù)立足于解決當(dāng)前迅猛增長(zhǎng)的通信帶寬需求和高成本的分立光電子器件之間的矛盾。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的興起導(dǎo)致了當(dāng)前對(duì)通信容量快速增長(zhǎng)的需求。然而,當(dāng)前的光通信系統(tǒng)主要還是基于分立光電子器件的組裝,簡(jiǎn)單的規(guī)�；療o(wú)法解決由此而導(dǎo)致的高成本,大尺寸和高能耗問(wèn)題。借鑒于微電子系統(tǒng)大規(guī)模集成化的成功經(jīng)驗(yàn),光子集成技術(shù)將成為解決當(dāng)前這一問(wèn)題的必由之路。本論文主要研究基于InP的有源無(wú)源單片集成的激光調(diào)制器。首先,簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)前InP基單片集成的多種集成方案,并對(duì)其中性價(jià)比最高的量子阱混合(Quantum Well Intermixing,簡(jiǎn)稱QWI)的工作原理和各種實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了分析。結(jié)合我們實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件,對(duì)其中三種便于實(shí)現(xiàn)的QWI方法進(jìn)行了研究。開發(fā)了基于A1203和Si3N4的濺射介質(zhì)層誘導(dǎo)量子阱混合的方法,擴(kuò)展了濺射介質(zhì)層誘導(dǎo)量子阱混合方法的介質(zhì)材料選擇范圍。其中濺射Si3N4誘導(dǎo)QWI的方法不僅得到了大約90nm的光致發(fā)光(Photoluminescence,簡(jiǎn)稱PL)峰值波長(zhǎng)藍(lán)移,而且PL峰值強(qiáng)度還得到了大約33%的增強(qiáng),而在通常的QWI方法中,PL峰值強(qiáng)度都是降低的。基于金屬銅誘導(dǎo)量子阱混合的方法,得到了大約180nm的PL峰值波長(zhǎng)藍(lán)移和大約220%的PL峰值強(qiáng)度增強(qiáng)。針對(duì)Cu誘導(dǎo)QWI對(duì)有源無(wú)源區(qū)域分布不能精確控制的缺點(diǎn),改進(jìn)了工藝,通過(guò)增加深刻蝕槽來(lái)限制Cu在高溫退火下的擴(kuò)散,從而將Cu誘導(dǎo)QWI的效果限制在指定的區(qū)域,進(jìn)而使得該方法也能夠用于精確要求有源無(wú)源區(qū)域分布的情況。以此為基礎(chǔ),建立了適用于我們實(shí)驗(yàn)室的有源無(wú)源集成平臺(tái)。其次,詳細(xì)介紹了V型耦合腔激光器(V-Coupled Cavity Laser,簡(jiǎn)稱VCCL)與電吸收調(diào)制器(Electro-Absorption Modulator,簡(jiǎn)稱EAM)集成的方案。包括每個(gè)器件的結(jié)構(gòu)參數(shù),有源無(wú)源區(qū)域定義以及深刻蝕與淺刻蝕的區(qū)域分布,并給出了詳細(xì)的掩膜設(shè)計(jì)圖。依照工藝開發(fā)的進(jìn)度,先后實(shí)現(xiàn)了不含QWI和含有QWI的VCCL+EAM集成器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),制作工藝,測(cè)試以及結(jié)果分析。為了將我們開發(fā)的QWI集成平臺(tái)用于該集成器件,針對(duì)添加QWI步驟后無(wú)法實(shí)現(xiàn)有機(jī)膠平坦化的情況,開發(fā)了基于單層Si02平坦化的工藝。并且,針對(duì)VCCL腔面Si02去除難題,開發(fā)了保留腔面Si02并鍍金屬反射膜的工藝。最后,詳細(xì)介紹了對(duì)高速Q(mào)調(diào)制DFB激光器(Q-modulated distributed feedback laser,簡(jiǎn)稱QML)如何進(jìn)行基于行波法的完整物理結(jié)構(gòu)的性能分析,得出了相位區(qū)的相位值與相位區(qū)的注入電流之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,討論了增益區(qū)注入電流對(duì)光輸出眼圖信號(hào)的消光比,抖動(dòng)以及峰值功率波動(dòng)的影響,從而為高性能QML的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了便利的仿真工具。同樣依照工藝開發(fā)的進(jìn)度,先后實(shí)現(xiàn)了不含QWI和含有QwI的QML集成器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作。測(cè)試了不含QWI的QML器件的靜態(tài)特性,完成了含有QWI的QML器件的PL測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出具有良好的有源無(wú)源區(qū)域分布。
【關(guān)鍵詞】：光子集成 有源無(wú)源集成 量子阱混合V型耦合腔激光器 電吸收調(diào)制器高速Q(mào)調(diào)制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN761
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第一章 緒論14-32
• 1.1 引言：集成是解決通信需求迅猛增長(zhǎng)的必由之路14-16
• 1.2 基于光子集成的transmitter發(fā)展歷史,現(xiàn)狀,與未來(lái)趨勢(shì)16-29
• 1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)29-32
• 1.3.1 本論文的主要研究?jī)?nèi)容29-30
• 1.3.2 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)30-32
• 第二章 基于量子阱混合的有源無(wú)源集成平臺(tái)32-70
• 2.1 InP基有源無(wú)源集成方案概述32-35
• 2.2 基于量子阱混合的有源無(wú)源集成方案詳述35-41
• 2.2.1 量子阱混合調(diào)整能帶寬度的原理35-39
• 2.2.2 量子阱混合實(shí)現(xiàn)的方法39-41
• 2.3 量子阱的選擇41-45
• 2.3.1 量子阱層狀結(jié)構(gòu)選擇41-43
• 2.3.2 量子阱帶寬表征43-45
• 2.4 基于氬氣等離子體誘導(dǎo)混合的量子阱混合45-53
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)步驟詳述45-50
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論50-52
• 2.4.3 實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充52-53
• 2.5 基于濺射介質(zhì)層誘導(dǎo)混合的量子阱混合53-62
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)步驟詳述53-55
• 2.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論55-61
• 2.5.3 實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充61-62
• 2.6 基于濺射金屬銅誘導(dǎo)混合的量子阱混合62-70
• 2.6.1 實(shí)驗(yàn)步驟詳述62-63
• 2.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論63-65
• 2.6.3 實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充65-70
• 第三章 基于量子阱混合集成電吸收調(diào)制器的V型耦合腔激光器70-100
• 3.1 集成器件的原理介紹70-81
• 3.1.1 V型耦合腔激光器原理介紹70-74
• 3.1.2 電吸收調(diào)制器原理介紹74-77
• 3.1.3 V型耦合腔激光器與電吸收調(diào)制器集成的方案77-81
• 3.2 不含量子阱混合的集成器件81-86
• 3.2.1 器件的制作工藝81-82
• 3.2.2 器件的測(cè)試結(jié)果與討論82-86
• 3.3 含有量子阱混合的集成器件86-100
• 3.3.1 器件的制作工藝86-94
• 3.3.2 器件的測(cè)試結(jié)果與討論94-100
• 第四章 基于量子阱混合的高速Q(mào)調(diào)制DFB激光器100-122
• 4.1 集成器件的原理介紹與分析方法100-110
• 4.1.1 Q調(diào)制DFB激光器靜態(tài)工作原理分析100-102
• 4.1.2 Q調(diào)制DFB激光器實(shí)際工作點(diǎn)的分析102-110
• 4.2 部分增益耦合DFB介紹110-111
• 4.3 不含量子阱混合的Q調(diào)制DFB激光器111-116
• 4.3.1 器件制作工藝簡(jiǎn)介111-114
• 4.3.2 器件測(cè)試結(jié)果與討論114-116
• 4.4 含有量子阱混合的Q調(diào)制DFB激光器116-122
• 4.4.1 器件制作工藝簡(jiǎn)介116-119
• 4.4.2 器件測(cè)試結(jié)果與討論119-122
• 第五章 總結(jié)及進(jìn)一步工作展望122-124
• 5.1 總結(jié)122-123
• 5.2 進(jìn)一步工作展望123-124
• 作者簡(jiǎn)介124-126
• 個(gè)人簡(jiǎn)介124
• 博士在讀期間發(fā)表的論文情況124-126
• 參考文獻(xiàn)126-135

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 周靜濤;朱洪亮;程遠(yuǎn)兵;王寶軍;王圩;;低能氦離子注入引入的量子阱混雜帶隙波長(zhǎng)藍(lán)移[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);2007年01期

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3 周路;薄報(bào)學(xué);王云華;賈寶山;白端元;喬忠良;高欣;;基于無(wú)雜質(zhì)空位混雜法制備帶有無(wú)吸收窗口的940nm GaInP/GaAsP/GaInAs半導(dǎo)體激光器研究[J];中國(guó)激光;2012年08期

  本文關(guān)鍵詞：基于量子阱混合的單片集成半導(dǎo)體激光調(diào)制器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：402756