朱旭愿 1,2,3剌晓波 1,2,3郭竟 1,2,3李振宇 1,2,3[ ... ]梁松 1,2,3,*
1 中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室，北京 100083
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 低维半导体材料与器件北京市重点实验室，北京 100083
研制了以InGaAlAs多量子阱为有源材料的InP基1.3 μm波段高速直接调制分布反馈（DFB）激光器，单片集成了与DFB激光器区具有相同量子阱材料的分布式布拉格反射器（DBR）反馈区。室温下DFB有源区长度为200 μm时器件的3 dB小信号直接调制带宽大于29 GHz。在速率为25 Gbit/s的非归零（NRZ）码数据调制下，光信号经10 km长的单模光纤传输后获得10-10误码率的功率代价在室温及80 ℃下均小于1 dB。激光器的有源区长度较大，有利于提高发光效率并且有助于减小电流热效应的不利影响。所研制的高速直接调制激光器是大容量短距光纤通信系统的理想光源，具有广阔的应用前景。
激光器 半导体激光器 高速直接调制 InGaAlAs/InP 量子阱 1.3 μm波段 中国激光
2023, 50(10): 1001001
陆丹 1,2,3杨秋露 1,2,3王皓 1,2,3贺一鸣 1,2,3[ ... ]王圩 1,2,3
1 中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 低维半导体材料与器件北京市重点实验室, 北京 100083
半导体分布反馈(DFB)激光器以其卓越的光谱特性、调制特性以及低成本、可量产优势已经成为光纤通信、空间光通信中的重要光源,并将在5G、数据中心、激光雷达以及微波光子学等应用中发挥不可替代的作用。针对通信波段半导体DFB激光器的不同应用需求及特征展开综述,分别就直接调制DFB激光器、大功率DFB激光器以及低噪声(窄线宽及低相对强度噪声)DFB激光器的设计原理、优化方法及进展进行了整理、评述与展望。
激光器 半导体分布反馈激光器 高速直调激光器 大功率激光器 窄线宽激光器 低相对强度噪声激光器 王皓 1,2,3,**张瑞康 1,2,3,*陆丹 1,2,3王宝军 1,2,3[ ... ]赵玲娟 1,2,3
1 中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
2 低维半导体材料与器件北京市重点实验室, 北京 100083
3 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
提出一种基于AlGaInAs材料的1.55-μm波段的大功率、高速直调分布反馈(DFB)激光器阵列。采用具有良好温度特性和高微分增益的AlGaInAs材料作为量子阱和波导层以实现大功率与高带宽的输出;引入稀释波导结构来减小有源区内部损耗,同时降低远场发散角;采用悬浮光栅并优化耦合系数以实现大注入电流下的单模稳定工作。最终实现了1.5-μm波段5波长的大功率直调激光器阵列,阵列波长间隔约为5 nm,室温连续波(CW)工作时各通道输出光功率均大于100 mW,单通道最大输出光功率为160 mW,500 mA工作电流范围内边模抑制比大于55 dB,小信号调制带宽可达7 GHz,激光器最小线宽为520 kHz,相对强度噪声低于-145 dB/Hz。
激光器 1.55-μm 直调激光器; 大功率 高带宽 激光器阵列
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Semiconductor Materials Science, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing Key Laboratory of Low Dimensional Semiconductor Materials and Devices, Beijing 100083, China
We report 20 Gb/s transmission of four-level pulse amplitude modulation (PAM) signal using a directly modulated tunable distributed Bragg reflector (DBR) laser. Transmission distance over 20 km was achieved without using optical amplifiers and optical dispersion compensation modules. A wavelength tuning range of 11.5 nm and a 3 dB bandwidth greater than 10 GHz over the entire wavelength tuning range were obtained.
140.5960 Semiconductor lasers 250.5300 Photonic integrated circuits 140.3600 Lasers, tunable Chinese Optics Letters
2018, 16(9): 091401
中国科学院半导体研究所 材料重点实验室，北京 100083
研制了双沟型脊波导结构的1 060 nm分布反馈激光器.和普通脊波导激光器相比，该器件能提高在连续条件下的侧模稳定性.单模最大输出功率达到300 mW边模抑制比大于45 dB.采用该激光器进行泵浦周期性极化铌酸锂晶体倍频实验，得到的绿光功率为3 mW,该方案将成为低成本绿光光源实现方案.
大功率 分布反馈激光器 双沟脊波导 单模 二次谐波 High power Distributed feedback Double-trench ridge waveguide Single-mode Second harmonic generation
1 中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室, 低维半导体材料与器件北京市重点实验室, 北京 100083
2 北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室, 北京 100871
3 格拉斯哥大学物理学院, 格拉斯哥G12 8LT, 英国
采用两段式被动锁模激光器结构, 利用隧道结级联两组量子阱有源区, 实现了一种工作在近红外波段的单片集成大功率量子阱被动锁模激光器。对该锁模激光器的锁模特性进行了表征, 测试得到该锁锁模激光器工作中心波长为1038 nm, 激光脉冲重复频率为24.37 GHz, 改变激光器的工作条件, 其脉冲宽度变化范围为2.19~9.27 ps, 峰值功率变化范围为76~308 mW, 表明该锁模激光器具有单片集成、体积小、功率大、重复频率高等优良特性。同时, 在一定的反向偏压条件下, 该锁模激光器呈现出功率双稳态的特性, 扩大了有效锁模范围。
激光器 锁模激光器 半导体激光器 多量子阱 超快激光
设计并制备了大功率高光束质量的1060 nm 波长的非对称波导半导体激光二极管.本激光二极管包含压应变InGaAs/GaAs双量子阱和GaAs/AlGaAs分别限制结构。为提高激光二极管的大功率性能，设计激光器二极管的垂直结构具有小快轴远场发散角，大光斑面积及低腔面光能密度，低光腔内吸收损耗和高内量子效率等性能。通过引入4 μm厚弱光限制Al0.1Ga0.9As波导，激光器二极管的远场发散角降到20°，光斑宽度增到接近1 μm。量子阱位置偏调后得到的薄上波导层非对称波导结构可以使激光二极管即使在大电流注入时也能保持高的内量子效率。根据以上设计，分别制备了50 μm 宽条和窄条脊波导激光二极管。2 mm 腔长的宽条激光二极管得到1.3 W连续光功率。单模脊波导激光器的直流光功率为600 mW。
激光器 光学设计 大功率 光波导 光学学报
2015, 35(s1): s114006
中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
采用选区外延生长应变InGaAsP/InGaAsP多量子阱有源层，制备出带宽为25 Gb/s的单片集成电吸收调制分布反馈激光器。激光器区和调制器区的荧光光谱波长分别为1535 nm和1497 nm，偏调约为38 nm。利用全息技术在激光器区制备光栅，集成器件激射在1549 nm波长处，器件的阈值电流为18 mA，在100 mA直流电流下出光功率大于10 mW。器件工作在单模状态，边模抑制比大于40 dB，与单模光纤耦合后测得的静态消光比为23 dB,器件的3 dB响应带宽为16 GHz。调制器偏压为-1.7 V,峰峰值电压为3.5 V,在25 Gb/s非归零伪随机二进制码（215-1）调制下测得器件的背靠背眼图清晰张开，动态消光比大于5.7 dB。器件具有低成本、高带宽的特点，是下一代光纤通信网络的理想光源。
激光器 分布反馈激光器 电吸收调制器 选择区域生长 光学学报
2015, 35(s1): s114001
中国科学院半导体研究所半导体材料重点实验室, 北京 100083
采用选择区域外延生长技术和对接再生长技术，设计并制作了10信道分布反馈激光器阵列与多模干涉耦合器的单片集成器件。器件中采用了新的技术，集成了钛薄膜热电阻用于波长调谐。集成器件烧结到热沉上后，在25 ℃温控条件下测试，激光器阵列的平均信道间隔为1.29 nm，阈值电流为22~30 mA；当激光器注入电流为200 mA，各信道的平均出光功率为0.5 mW。集成热电阻的调谐效率约为5 nm/W,通过施加合适的热电流调谐,该集成器件可以覆盖34路信道间隔为50 GHz的波长范围。集成器件可单波长选择输出，也可10信道同时运作合波输出。
集成光学 分布反馈激光器阵列 选择区域外延生长 多模干涉耦合器 光通信 中国激光
2013, 40(12): 1202001
中国科学院半导体研究所 材料开放实验室，北京 100083
设计并研制了一种新的直脊波导集总型电吸收调制器——集总型双耗尽电吸收调制器(DEAM)。同时，作为实验对照组，还制备了一种普通有源区结构的电吸收调制器(NEAM)。两种器件的测试结果对比分析表明，DEAM的电容明显要小于NEAM。脊波导长度为250μm，宽度为2.5μm的DEAM在-3V偏压下电容为0.225pF，对应的调制带宽估算为28.3GHz；1550nm输入波长条件下，DEAM在偏压为-1V至-2V之间调制效率最大，达到10dB/V，而-3V、-6V下的调制深度分别为22dB和26dB，满足40Gbit/s光纤通信要求。
“双耗尽”有源区 电容 静态消光比 RC常数 电荷层 dualdepletion active region capacitance static DC extinction ratio (ER) RCtime constant charge layer
