[转帖]高速半导体激光器的设计（１）

v_2004 · 发表于 2004-5-19 02:07:00

摘要：高速调制半导体激光器光源是高速光纤通信系统、相控阵雷达等的关键器件。本文分析了影响半导体激光器调制?淼母髦忠蛩兀?低车亟樯芰颂岣叩髦拼?淼耐揪叮?⑻致哿烁咚侔氲继寮す馄鞯? 典型结构和制造工艺。

关键词：半导体激光器；高速调制；寄生参数；谐振频率

1 引言

高速调制半导体激光器是光电子领域比较活跃的研究课题之一，其应用范围相当广泛。它不仅是超长距离、超大容量光纤通信系统的关键器件，而且在高速信号处理系统、高速波分复用系统中也占有非常重要的地位。此外，它还在Ku波段工作的光纤光微波连接及遥控天线、相控阵雷达、微波延迟线和副载波通信系统等方面有着广泛的应用前景。因此，研制高速半导体激光器具有重要的理论意义和实际应用价值。

目前报道的1.3μm InGaAsP/InP VPR BH（汽相外延在生长掩埋异质结）激光器的最大调制带宽可达24GHz，InGaAsP RWG GC-DFB（脊型波导、增益耦合分布反馈）激光器的弛豫振荡频率 frelax为20GHz，1.55μm P掺杂应变量子阱激光器的调制带宽为25GHz[1] ，单模1.55μm DFB激光器的带宽为22.5 GHz。最近报道的1.55μm SC-MQW（应变补偿多量子阱）激光器的调制带宽可达30GHz [2]。利用一种新型的设计方法，SC-MQW的3dB调制带宽可接近70GHz[3]，DBR（分布布拉格反射器）激光器的调制带宽也可以达到70GHz[4]，这是目前所报道的最高水平。而国内的发展比较缓慢，最近报道的最大调制带宽仅为6GHz [5]。此外，由于量子阱激光器具有较高的微分增益和较高的调制速率的优点，通过优化量子阱的厚度和数目以及随量子阱制造技术和器件结构设计的进一步完善，量子阱激光器的调制带宽会有实质性的提高。 2 影响调制带宽的因素

研究表明，影响高速半导体激光器调制带宽的因素很多，如电学寄生参数、弛豫振荡频率、空间烧孔和光谱烧孔、载流子输运特性及增益饱和现象、腔长及工作温度等。

2.1 电学寄生参数电学寄生参数主要包括寄生电容、串联电阻和引线电感等，它对调制带宽的限制起着根本的作用。寄生电容的存在限制了注入电流进入有源区，从而导致了高频下微分效率的降低。激光器在高频工作时，寄生电容是限制调制带宽的主要因素，它严重影响器件的响应速度。

2.2 弛豫振荡频率

弛豫振荡的角频率和阻尼速率随工作电流的增加而增大。当调制频率接近时，弛豫振荡的影响明显，强度调制状态就会发生畸变，这就决定了模拟调制的上限频率，从而限制了调制带宽和调制速率。

2.3 非线性因素

非线性增益饱和、由载流子扩散引起的空间烧孔和光谱烧孔等非线性因素是限制半导体激光器高频响应特性的又一主要因素，它可使谐振衰减得更厉害。

2.4 腔长与工作温度

在设计时，必须优化激光器的腔长。减小腔长可以降低激光器的光子寿命，从而增加它的调制带宽 [7]。但短腔需要较高的驱动电流浓度，由于热效应会限制最大调制带宽，而且短腔还会限制激光器的最大输出功率，在实际中要折衷考虑。

温度对激光器的特性也有很明显的影响，对调制带宽的影响也很突出，在室温时的调制带宽为16GHz，工作温度降低到 -60℃时，其调制带宽可达26.5GHz[9]。这主要是由于工作温度的降低会增加微分增益系数，从而增加调制带宽。

hope2008 · 发表于 2011-4-15 22:18:00

yongsina · 发表于 2011-7-16 02:10:14

谢谢

zhuhongyu76 · 发表于 2011-7-21 09:34:46

由此可见中国的高速芯片是多么的落后，所谓专家学者都是扯淡，你们都干啥去了。

[转帖]高速半导体激光器的设计（１）

发表回复

浏览过的版块


热搜: 防雾膜棒料红外反射膜光电二极管镀膜机反射膜光谱仪光电探头真空镀银滤光片光器件应用光学 zemax激光远心镜头 sio2 增透膜离子源栅网 zemax 论文高反膜半反半透膜