一、量子阱(QW)
激光器 x+ncc_2n&D o8/;;* (1)QW激光器
LEMfG~Czq 3s\.cG?`r 隨著金屬有機(jī)物化學(xué)汽相淀積(MOCVD)技術(shù)的逐漸成熟和完善,QW激光器很快從實(shí)驗(yàn)室研制進(jìn)入商用化。QW器件是指采用QW材料作為有源區(qū)的
光電子器件,材料生長(zhǎng)一般是采用MOCVD外延技術(shù)。這種器件的特點(diǎn)就在于它的QW有源區(qū)具有準(zhǔn)二維特性和量子尺寸效應(yīng)。QW激光器與體材料
激光器相比,具有閾值電流小、量子效率高、振蕩頻率高的特點(diǎn),并可直接在較高的溫度下工作。
g8qgk:} wN1niR' (2)應(yīng)變QW激光器
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H 為了進(jìn)一步改善QW激光器的性能,人們又在QW中引入應(yīng)變和補(bǔ)償應(yīng)變,出現(xiàn)了應(yīng)變QW激光器和補(bǔ)償應(yīng)變QW激光器。應(yīng)變的引入減小了空穴的有限質(zhì)量,進(jìn)一步減小了價(jià)帶間的躍遷,從而使QW激光器的閾值電流顯著降低,量子效率和振蕩頻率再次提高,并且由于價(jià)帶間躍遷的減小和俄歇復(fù)合的降低而進(jìn)一步改善了溫度特性,實(shí)現(xiàn)了激光器無(wú)致冷工作。在阱和壘中分別引入不同應(yīng)變(張應(yīng)變/壓應(yīng)變)實(shí)現(xiàn)應(yīng)變補(bǔ)償,不僅能改善材料質(zhì)量,從而提高激光器的壽命,而且可利用壓應(yīng)變對(duì)應(yīng)于TE模式、張應(yīng)變主要對(duì)應(yīng)于TM模式的特性,制作與偏振無(wú)關(guān)的
半導(dǎo)體激光放大器。
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L` 引人矚目的是,GaSb基銻化物材料的研究多年來(lái)倍受重視,因其波長(zhǎng)覆蓋范圍寬,可從1.7m延展到4.5m,但材料生長(zhǎng)和器件制作比較困難,1990年以前器件性能指標(biāo)較低。經(jīng)過(guò)近十年的努力,目前MBE生長(zhǎng)GaSb基銻化物應(yīng)變量子阱激光器已在1.9 2.6m波段先后獲得室溫連續(xù)大功率工作的突破。
@SZM82qU2z b2aF 'y/ (3)我國(guó)QW激光器的進(jìn)展
\%PaceH NI#X@ 我國(guó)從1993年年底開始利用AIX200型低壓MOCVD系統(tǒng)進(jìn)行QW器件的開發(fā),現(xiàn)已開發(fā)出幾十種InGaAsP系列、AlGaInAs系列材料和兩種系列的應(yīng)變QW材料,QW器件的開發(fā)也取得豐碩的成果,完成了多項(xiàng)"863"項(xiàng)目,已形成產(chǎn)品的主要有如下器件:
p&+;w }bY;q- (1)普通1.3 m QW激光器,國(guó)內(nèi)首批實(shí)用化的QW激光器產(chǎn)品,1995年開始大量使用于移動(dòng)通信
光纖傳輸直放站。
JlMT<;7\ @1*ohdHH (2)應(yīng)變QW DFB激光器系列產(chǎn)品,波長(zhǎng)覆蓋1.5~1.57 m,1996年底批量生產(chǎn)并正式投放市場(chǎng),主要作為2.5Gb/s SDH系統(tǒng)和WDM系統(tǒng)發(fā)射和信道監(jiān)控
光源。
m'P1BLk g?-lk5 (3)大功率高線性1.3 m應(yīng)變QW DFB激光器,1997年小批量使用于CATV光發(fā)射機(jī)。
\fA{1 d>;&9;)H 正在開發(fā)的器件有:
I}Nd$P)> }ci#> (1)1.3 m、1.55 m AlGaInAs高溫?zé)o致冷應(yīng)變QW激光器,"863"項(xiàng)目。
HGm 3+, dJT]/g (2)1.3 m、1.55 m補(bǔ)償應(yīng)變InGaAsP QW半導(dǎo)體激光放大器,"863"項(xiàng)目。
nF6q7 ^Wxad?@ (3)2.5 Gb/s用的QW DFB激光器與電吸收型調(diào)制器的單片光集成器件。
Ee`1F#c =t6z \WB QW激光器是發(fā)展高速光纖通信系統(tǒng)國(guó)家急需的關(guān)鍵器件。由于此項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破,大大推動(dòng)了我國(guó)光纖通信技術(shù)的發(fā)展。
f|O{#AC 4`JH&))} 二、分布反饋(DFB)激光器
\j&^aAp r m[j70jYe DFB 激
光譜線寬度要小于0.04nm,而且 DFB 激光波長(zhǎng)隨溫度的漂移相對(duì)較小,并具有高的邊模抑制比。這些特性使得 DFB 激光器非常適合密集波分復(fù)用 (
DWDM) 的通信應(yīng)用。
0a-:<zm 626Z5Afg (1)增益耦合DFB激光器
W6On93sa 8_T6_jL< 增益耦合DFB激光器由于它的發(fā)射模落在中心的基模上,從物理上保證了它必然是單縱模的動(dòng)作,單縱模成品率很高,比常用的折射率耦合DFB制作工藝難度小,成本也比較低,同時(shí)它還具有其他的優(yōu)點(diǎn),如對(duì)背反射光的抑制等。最成熟的器件材料系,首推InGaAsP/InP MQW材料。
v) vkn/: yAoe51h? (2)電吸收調(diào)制DFB激光器(EML):
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