检索结果-内蒙古大学图书馆

激光杂志 2017年第1期38卷 5-7页

作者：卢林林江苏省邮电规划设计院有限责任公司南京210019

报道了一种基于全息曝光技术实现的20波长分布反馈式(dfb)半导体激光器阵列。传统的dfb半导体激光器光栅一般是利用电子束曝光的方式来实现,这种方式精度较高,然而成本昂贵并且非常耗时,不适合大规模生产应用,而全息方式制作容易,成本很... 详细信息

报道了一种基于全息曝光技术实现的20波长分布反馈式(dfb)半导体激光器阵列。传统的dfb半导体激光器光栅一般是利用电子束曝光的方式来实现,这种方式精度较高,然而成本昂贵并且非常耗时,不适合大规模生产应用,而全息方式制作容易,成本很低,适合大规模生产应用。实验结果表明,利用全息曝光技术实现的dfb激光器阵列具有良好的光电特性,激光器阵列的波长偏差在-0.5 nm至0.45 nm,阈值电流在13m A至17 m A,斜效率为0.4 W/A;50 m A偏置电流下,边模抑制比都大于40 d B。

关键词： dfb半导体激光器阵列全息曝光取样光栅

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多波长分布反馈半导体激光器阵列的理论与实验研究

多波长分布反馈半导体激光器阵列的理论与实验研究

引用

作者：郭剑武汉邮电科学研究院

学位级别：硕士

多波长分布反馈（Distributed Feedback，简称：dfb）半导体激光器阵列一直被认为是密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing：简称DWDM）系统中非常重要的光源，不仅可以作为波长固定的阵列光源运用于系统发射端，而且... 详细信息

多波长分布反馈（Distributed Feedback，简称：dfb）半导体激光器阵列一直被认为是密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing：简称DWDM）系统中非常重要的光源，不仅可以作为波长固定的阵列光源运用于系统发射端，而且可以通过波长选择加微调谐技术实现大范围的波长调谐，作为可调谐光源运用于系统备份，更重要的是，它还能为下一代可重构光网络提供动态波长、插分波长以及自动恢复波长，改进并扩展了光网络的功能性与灵活性，具有广阔的应用前景。传统上制作dfb激光器光栅的方法是双光束干涉曝光和电子束曝光，但前者精度低、难以制作非均匀光栅，后者在制作大面积极小尺寸的图形时曝光时间过长、产出较低，无法同时满足高精度、高产出、能够制作非均匀光栅的要求。此外目前使用的dfb激光器单片集成的量子阱混杂技术需经多次外延生长、刻蚀才能具有多个带隙波长，工艺复杂且增加了结构的不稳定性。针对这些问题，本文对纳米压印制作dfb激光器阵列光栅，一种新的量子阱混杂技术以及dfb激光器阵列的波长锁定进行了研究，主要研究内容和创新点如下： 1.对多波长dfb激光器阵列的研究背景及发展现状进行了综述，分析了半导体激光器的工作原理和基本结构、输出特性以及在dfb半导体激光器中光栅周期对激光器输出频率的影响，根据耦合波理论得到了dfb半导体激光器的振荡与放大条件。 2.概述了制作多波长dfb激光器阵列芯片的基本工艺，包括金属有机化合物化学气相沉淀、光刻、刻蚀和纳米压印制作dfb激光器光栅的工艺。 3.深入研究了制作dfb激光器光栅的纳米压印工艺。主要工艺过程包括将模板上的图形转移到软模板上，属于热压印过程;然后将软模板的图形转移到外延片上，属于紫外压印的过程。该工艺不仅继承了一般纳米压印工艺的低成本、高精度、高产出及能够制作非均匀周期的图形等诸多优点，更重要的是利用软模板在克服压印缺陷方面的功能，为制作高质量的光栅图形提供了有力条件;同时，由于软模板的自清洁功能，延长了模板的使用寿命，这进一步降低了成本。 4.结合量子阱混杂技术的原理对四种常用的量子阱混杂技术进行了讨论，从而提出一种新的量子阱混杂技术并对其进行了实验研究，使用感应耦合等离子体刻蚀机产生高密度氩等离子体对外延片表面进行轰击，产生可移动的点缺陷，点缺陷的浓度通过在外延片表面沉积不同占空比的二氧化硅掩膜来控制，这些缺陷向量子阱区扩散，改变量子阱/垒材料的组分从而改变了带隙波长。实验表明仅需进行一次外延生长与刻蚀就可在外延片上得到多个带隙波长，其中最大波长偏移量为75nm，证明了这种技术的有效性与实用性。 5.对自行研制的dfb激光器进行了测试，并得到了常温条件下激光器的“光功率-电流-电压”特性曲线与光谱特性曲线。 6.制作的多波长dfb半导体激光器阵列样品中心波长为1550nm，有13个通道，相邻通道间隔为100GHz，所有通道的边模抑制比均大于40dB，符合DWDM系统对光源的要求。

关键词：密集波分复用系统 dfb半导体激光器阵列纳米压印量子阱混杂

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