紫外激光誘導的量子阱混合技術及光子集成器件應用.pdf

1、對二十一世紀的電信業(yè)而言，帶寬的需求正在不斷增加。波分復用(WDM)技術的問世，大大提升了光纖傳送的數(shù)據(jù)量。目前，一些關鍵技術的發(fā)展有望徹底改變這種狀況。其一是應用大范圍可調諧激光器，它可調整到國際電信聯(lián)盟(ITU)指定的任意信道，取代固定波長激光器，這將大大降低系統(tǒng)運行的成。其二是光子集成回路(PIC)，它將允許通過單片集成降低成本。與這些關鍵技術配套的設備是搭建下一代高效、高帶寬光纖網絡的理想積木。
　　 類似于電子集成中的

2、方式將分立元件集成到一個系統(tǒng)中，可以有效地提高性能、可靠性和功能性，并同時降低制造成本。光子集成回路的制作需要將多個帶隙結構整合在一個單一的半導體芯片里。量子阱混合(QWI)是一種很有前途的實現(xiàn)多功能單片集成元件的技術。與選擇性區(qū)域外延和蝕刻再生長技術相比，量子阱混合技術要簡單得多，更好的重復性，并可有效地調節(jié)量子阱結構的帶隙。在其它潛在的實現(xiàn)單片光子集成回路的技術中，在選定的區(qū)域進行生長后量子阱混合的方法，可以增加半導體量子阱結構的有

3、效帶隙能量。雜質和點缺陷，比如自由空位和填隙，能加速由熱引起的混合過程。
　　 基于以上認識，本論文工作擬研究基于生長SiO2和Al2O3后的紫外激光的量子阱混合，并探索與此對應的新型晶片加工技術。其中的量子阱混合過程中允許形成多個量子阱帶隙，理想情況下每一個對應于特定的集成組件。我們調查了紫外線照射如何創(chuàng)建這些點缺陷，以及在特定區(qū)域的InP量子阱結構的點缺陷和熱擴散是如何控制量子阱混雜的。本論文工作探究了基于SiO2，Al2O

4、3和紫外激光的量子阱混雜技術領域的工作，并實現(xiàn)了該技術在光子集成回路的光子器件中。主要的創(chuàng)新包括:
　　 1.發(fā)展了紫外激光誘導量子阱混合技術，首次將其應用于壓應變的量子阱結構，得到了142 nm的藍移，比普通量子阱結構中的藍移更大，同時具有增強的PL強度和更窄的半極大處全寬度(FWHM)。
　　 2.使用紫外激光誘導量子阱混雜技術，在InGaAsP量子阱結構上制作了無源光波導。光波導在1545 nm的損耗從110 dB

5、/cm降到20 dB/cm。
　　 3.使用紫外激光誘導量子阱混雜技術，在壓應變InGaAsP量子阱結構上制作了激射波長為1435 nm的FP腔激光器，并且得到了更低的閾值電流和更大的輸出功率。
　　 4.實現(xiàn)了在標準的InGaAsP/ InP壓應變多量子阱結構上的氬離子誘導濺射SiO2的量子阱混合，并且系統(tǒng)地研究了射頻功率、退火溫度的改變與量子阱PL峰藍移、PL強度的關系。
　　 5.第一次提出并研究了在帶和不