半導體環(huán)形激光器的研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的F-P腔半導體激光器不同，半導體環(huán)形激光器利用閉合波導回路作為光學諧振腔，并利用與其相鄰的bus波導將激光耦合輸出。一方面，它在形成激射時不需要解理面或光柵提供光反饋。另一方面，由于在波導環(huán)形回路中存在兩束傳播方向相反的光，所以其本身就具有理想的雙穩(wěn)態(tài)輸出特性。因此它成為實現(xiàn)全光邏輯與全光存儲單片集成的最具潛力的器件。隨著研究的不斷深入，其應用范圍已從早期的集成光源和激光陀螺擴展到光隨機存儲器、全光邏輯、光開關和波長轉換器等方面

2、，并在光互連、光網絡和光存儲等領域產生了重要的影響。
　　 本文采用波長為1550nm的InP襯底激光器外延材料，經過對器件結構的精心設計和關鍵工藝的反復實驗，成功地研制出了具有單向交替?zhèn)鬏旊p穩(wěn)態(tài)工作區(qū)的半導體環(huán)形激光器，并對該器件進行了電學和光學測試。主要研究內容如下。
　　 ●本文選擇具有分別限制結構和應變的多量子阱結構的AlGaInAs/InP多量子阱激光器材料。這是由于AlGaInAs/InP四元系材料體系可以分

3、別調整材料的禁帶寬度和晶格常數(shù)，形成具有應力的量子阱，大大減小閾值電流。并且含Al的材料對電子限制能力更強，使激光器具有更穩(wěn)定的溫度特性。
　　 ●為了滿足40GHz光通信的要求，在器件尺寸和形狀方面，設計了周長為2176μm的圓環(huán)形和跑道形環(huán)形激光器。在波導結構方面，設計了淺刻蝕(刻蝕深度=2010nm)和深刻蝕(刻蝕深度=4170nm)兩種波導結構。為了降低對環(huán)形激光器的背向散射，對定向耦合的bus波導進行了精心的設計，并且

4、在bus波導上設計了集成PD以檢測其光電流。
　　 ●在制作工藝中，本文著重討論了三種關鍵工藝，波導隔離槽的濕法腐蝕，脊形波導的干法刻蝕和芯片平坦化工藝。
　　 ●器件的電學測試結果表明，淺刻蝕和深刻蝕的環(huán)形激光器的電學性能良好，正向開啟電壓小于0.5V，反向擊穿電壓大于10V。
　　 ●器件的光學測試結果表明，淺刻蝕的環(huán)形激光器顯示了良好的單向交替?zhèn)鬏數(shù)碾p穩(wěn)態(tài)工作區(qū)，其閾值電流為55mA。當注入電流為61mA時