磷离子注入诱导InGaAsP/InP双量子阱混合的研究

本文用光荧光(PL)方法研究了磷离子注入具有两个不同发射波长的InGaAsP/InP双量子阱结构引起的混合。注入能量为120keV,剂量范围为1×1011-1×1014/cm2。注入后,在高纯氮保护下,样品在700℃进行快速热退火30秒。实验结果表明,小剂量注入(～1011/cm2)能较好地诱导近表面阱的混合,且两个阱保持了不同发射波长,说明离子注入诱导量子阱混合与注入深度有关。大剂量注入(>1012/cm2)时,发射波长为1.59μm量子阱混合的程度(蓝移值大于130nm)超过了1.52μm量子阱混合的程度,且两个阱的PL发射峰基本上合并成一个单峰。

用LPE生长1.35μm InGaAsP/InP量子阱结构的研究

在国内首次利用LPE生长技术在n-InP(100)衬底上成功地生长1.35μm InGaAsP分别限制单量子阱结构。通过对样品的横截面进行的TEM观测,量子阱的阱宽和过渡层的厚度分别为160A和30A。在10K和77K光致发光谱测量中,我们观察到n=1的子能级上电子到重、轻空穴带很强的自由激子跃迁峰,两峰间隔为8.3meV,在低温条件下光致发光谱的半高宽度为20meV。

低压MOCVD外延生长InGaAsP／InP应变量子阱材料与器件应用

本文报道用低压有机金属化合物化学气相淀积（ＬＰ－ＭＯＣＶＤ）外延生长ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ应变量子阶材料，材料参数与外延条件的关系，量子阱器件的结构设计及其器件应用．用所生长的材料研制出宽接触阈值电流密度小于４００Ａ／ｃｍ２（腔长４００μｍ），ＤＣ－ＰＢＨ结构阈值７～１２ｍＡ的１．３μｍ量子阱激光器和宽接触阈值电流密度小于６００Ａ／ｃｍ２（腔长４００μｍ），ＤＣ－ＰＢＨ结构阈值９～１５ｍＡ的１．５５μｍ量子阶激光器以及高功率１．３μｍ量子阱发光二极管和ＩｎＧａＡｓＰＩＮ光电探测器．

InGaAsP/InP激光器结构与量子阱数的优化

为了优化应用于光纤通讯和CATV系统需求的高性能的量子阱激光器,对波长在1.55μm左右的InGaAsP/InP量子阱激光器的有源区结构和量子阱数目进行了优化分析。本文针对In(1-x)GaxAsyP(1-y)量子阱激光器,提供了一种有源区结构优化方法。在势阱层组分为In_(0.76)Ga_(0.24)As_(0.81)P_(0.19),厚度为5nm;势垒层组分为In_(0.751)Ga_(0.249)As_(0.539)P_(0.461),厚度为10nm时,激光器的各项性能参数达到最优。在此基础上,研究量子阱个数对激光器平均载流子浓度、输出光功率和阈值电流的影响。采用ALDS软件进行仿真,对比量子阱个数分别为5、6、7、8、9、10、11时,激光器的各项输出参数。对不同量子阱个数的激光器,分别进行结构和材料求解,并进行阈值、稳态、分布和光谱、小信号以及噪声分析。仿真结果表明,当量子阱个数为8时,在偏置电流为150mA,激光器温度为300K情况下,激光器的平均载流子浓度达到最大值0.745×1018/cm^3,输出光功率达到最大值28.8m A,阈值电流达到最低值15.7mA,阈值电流密度达到最低值0.8KA/cm^2,边模抑制比达到最高值22.13dB,驰豫振荡频率达到最高值13.8GHz,P-I曲线及斜率效率达到最优值。

InP/InGaAsP多量子阱自发辐射谱的解析函数

利用洛伦兹线型函数、高斯线型函数和Sech线型函数对InP/InGaAsP多量子阱自发辐射谱进行拟合,采用莱文贝格-马夸特算法,得到上述三种函数的解析表达式.研究结果表明:高斯线型光谱拟合函数的中心波长为1548.651nm,谱线半极大全宽度为61.42 nm,功率补偿为0.00212 mW,拟合优度为0.99191,残差平方和为2.26505×10^(-6).高斯线型拟合的拟合优度最大,残差平方和最小,且各数据点的残差值分布在±0.0001之间,分布比较均匀.高斯线型函数具有较高拟合度.

高功率14xx nm锥形增益区脊形波导结构量子阱激光器的研制

初步设计14xxnm锥形增益区脊形波导量子阱激光器材料和器件结构,利用MOCVD生长14xxnmIn-GaAsP/InP量子阱激光器外延片,引入腔破坏凹槽(cavity-spoilinggrooves)将有源层刻蚀断以隔离从锥形区反向传输回的高阶模,进一步改善远场光束质量.保持总腔长1900μm不变,改变脊形区的长度,其长度分别为450,700和950μm.对比三种情况的最高输出功率和远场特性,发现LRW=700μm时,器件特性参数和远场光束质量最优,斜率效率为0·32W/A,饱和输出功率为1·21W,其远场为近衍射极限的高斯分布,发散角为29°×9·6°.当固定脊形区长度为700μm,改变锥形区长度,发现当锥形区长度为1000μm时,器件特性参数进一步提高,斜率效率达0·328W/A,饱和输出功率为1·27W,远场仍为近似高斯分布.

应力对M-Z型InP/InGaAsP-EAM偏振相关损耗的影响

采用Agilent81910A光子全参量测试仪,首次实验研究了InP/In1-xGaxAs1-yPy-MQW(Multiple-Quantum-Well,MQW)材料与衬底间因应力而产生的M-Z型光调制器的PDL影响以及由此引起的由差分群时延(DifferentialGroupDelay,DGD)表征的偏振模色散(PolarizationModeDispersion,PMD)·研究结果表明,半导体MQW光调制器的PDL与DGD是一致的·因此在半导体光器件的制作过程中,应尽可能地减小衬底与波导芯层之间的因残存应力的存在造成对光器件的高速性能的不利影响·

1.74μm大应变InGaAs/InGaAsP半导体锁模激光器

针对光频梳、医学光声成像及痕量气体探测等应用需要,研制了一种InP基碰撞锁模半导体激光器,可在1.74μm波段实现重复频率为19.3GHz的高效锁模,其射频(RF)谱半高全宽(FWHM)约14kHz。在可饱和吸收区未加偏压时,激光器的阈值电流为83mA,最大出光功率可达到25.83mW。固定吸收区偏置电压在-1.6V,增益区驱动电流高于130mA时,锁模激光器开始输出微波射频信号,并且RF谱的FWHM随着电流增加可下降至十几kHz。固定驱动电流为520mA,在吸收区偏置电压从-1.4V降至-2V过程中,激光发射光谱逐渐展宽,在-2V偏压下,光谱的FWHM为9.88nm,包含40多个间隔为0.2nm的纵模。对比分析了不同驱动电流和偏置电压下的射频频谱和发射光谱的变化趋势,证明了该锁模器件具有高效、稳定的锁模机制。

外电场对InGaAsP/InP量子阱内激子结合能的影响

在有效质量近似下采用变分法计算了InGaAsP/InP量子阱内不同In组分下的激子结合能,分析了结合能随阱宽和In组分的变化情况,并且讨论了外加电场对激子结合能的影响.结果表明:激子结合能是阱宽的一个非单调函数,随阱宽的变化呈现先增加后减小的趋势;随着In组分增大,激子结合能达到最大值的阱宽相应变小,这与材料的带隙改变有关;在一定范围内电场的存在对激子结合能的影响很小,但电场强度较大时会破坏激子效应.

条形InP／InGaAsP-EAM的色散特性实验研究

采用Agilent公司的81910A光子全参数测试仪,实验研究了不同组分比的条形InP/In1-xGaxAs1-yPy多量子阱电吸收调制器(MQW-EAM)的色度色散(CD)特性。研究结果表明,Ⅲ-Ⅴ半导体MQW-EAM的CD特性与材料密切相关,并估算了EAM的带宽。因此,对应用于高速光通信系统中的同类型半导体光子器件,所用材料必须尽可能一致,以保证其高速性能的一致性。