4.2 自对准窄台面结构——其制作过程是首先在InGaAsP有源层和有槽的波导层上形成两个沟道,然后生长InP包层和接触层,并形成台面,最后将两边的四元化合物腐蚀掉。
此器件的寄生InP结电容为1.62pF,电感和串联电阻只有0.4nH和4.2Ω,边模抑制比大于 30dB,输出功率为8mW时的3dB调制带宽是11GHz,在较高输出功率时,调制带宽可达13GHz(图2)。

4.3 MQW激光器——这种激光器是用MOVPE生长技术制造的,结构相对比较复杂,分别限制有源层包括10个量子阱(阱厚4nm,垒厚6nm),阱和垒都是四元化合物 InGaAsP材料组成,其带隙波长分别为1.26μm和1.15μm。有源层两侧的波导层(InGaAsP)厚度为50nm,然后把有源层腐蚀成1μm的台面,再用MOVPE生长p-n-i-n结构作为电流阻挡层,在生长电流阻挡层时用SiO2作为掩蔽膜,去掉SiO 2后进行第三步外延,生长p+-InGaAs接触层,在两边腐蚀形成25μm宽、3μm深的台面[12] (图3)。

此器件在90mA驱动电流下,输出功率为17mW,3dB调制带宽为20GHz。
特点:①阱为压应变,其晶格失配度 Δa/a=0.25%,它具有较低的阈值电流和较高的微分效率;② p-n-i-n结构对电流有很好的限制;③ 需要多次外延生长,工艺复杂。
4.4 有源层掺杂的MQW结构——此器件为平面结构,具有很好的电流限制特性及低的寄生电容和串联电阻。其有源层包括[1] :25nm n型(Si 1.5×1018)、25nm p型(Zn 1018)的下SCH层,有源层的掺杂浓度也为10 18,多量子阱包括8nm阱和8nm垒层,上边的SCH层厚为 25nm。器件的结构比较复杂,中间的台面宽度为15μm,两层较薄的n-InP是为了减小在生长帽层过程中Zn的扩散,用较厚的SI层可以减小电容,而其接触电极宽为75μm,所以有较低的电阻,又由于它是平面结构,所以稳定性较好(图4)。

4.5 脊波导激光器——用MOCVD在n型InP衬底上生长渐变折射率分别限制层(GRIN SCH)和压应变InGaAsP MQW有源层。阱和垒宽度分别为4nm和12nm,量子阱的压应变量为1%,而GRIN SCH包括四个InGaAsP层,其带隙波长分别为1.1,1.0,51.0 和0.95μm。第一个SCH层厚为10nm,其余的三个为30nm。用选择刻蚀技术生长3μm宽的脊形波导台面,并用聚酰亚胺膜进行掩埋,腔长为300μm [13]。
6个量子阱的总厚度为16nm,其3dB调制带宽可达11GHz,量子效率为0.48W/A, 在150mA的驱动电流下输出功率为60mW。该器件的最大优点是制作工艺简单(图5)。

以上介绍了一些高速半导体激光器的一些典型结构和工艺。此外,还有一些其他的结构,如PIQ-BH DFB激光器,其总电容可降低到1.5pF,3dB调制带宽为17GHz [14];压缩台面激光器的3dB带宽达到了24GHz。无论采用什么样的器件结构,主要目的是降低电学寄生现象,从而提高激光器的高速调制特性。
5 结束语 本文介绍了高速调制半导体激光器的发展现状,分析了影响调制带宽的因素,给出了几种改善调制带宽的途径,然后阐述了高速半导体激光器的设计和制造。需强调的是,为了进一步提高调制带宽,减小电学寄生参数和载流子输运的影响,关键是提高微分增益和光子密度。

| 欢迎光临 光电工程师社区 (http://bbs.oecr.com/) | Powered by Discuz! X3.2 |