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宽带可调谐半导体激光器在光通信系统中有着重要的应用,不仅可以代替DFB激光器作为备份光源,而且在光网络的智能化管理系统中有着光明的应用前景,如光路由和光包交换。宽带可调谐半导体激光器与相关功能器件的集成可以进一步增强器件功能,减小封装模块体积,降低成本。本论文重点研究了取样光栅宽带可调谐激光器SG-DBR(Sampled Grating DBR)与半导体光放器SOA(Semiconductor Optical Amplifier)、量子阱电吸收调制器QW-EAM(Quantum Well Electroabsorption Modulator)的单片集成,主要取得如下成果:
1.探索了低压MOCVD选择区域外延SAG(Selective Area Growth)工艺。通过优化晶体生长条件,获得了高达160nm的波长红移,晶体质量良好,成功地应用于SG-DBR与SOA、EAM的单片集成;
2.研究了不同注入条件下的低能磷离子注入诱导量子阱混杂QWI(QuantumWell Intermixing)工艺,分析实验结果,得出了波长蓝移与退火温度、退火时间的依从关系;
3.根据器件集成要求,通过Matlab数值模拟计算合理地设计了取样光栅,分别用于SG-DBR激光器与SOA和QW-EAM的集成,实验结果表明理论设计与实验结果基本吻合;
4.创新提出并首次采用低压MOCVDSAG技术实现了SG-DBR与SOA的集成,激光器输出功率可以通过集成的光放大器得到补偿,150mA增益电流、50mA SOA注入电流的条件下,输出功率最高可达5.2mW。
5.首次联合采用低压MOCVD SAG技术和低能磷离子注入诱导QWI技术实现了SG-DBR与QW-EAM的集成,激光器激射波长调谐范围达到30nm,波长信道覆盖程度较好,不同波长的边模抑制比均可达30dB以上,集成的电吸收调制器在-5V偏压下静态消光比均可达到-14dB以上。