1.55μm张应变InGaAsP/InGaAsP量子阱偏振不灵敏半导体光放大器的优化设计

优化设计了1.55μm InGaAsP/InGaAsP张应变量子阱偏振不灵敏半导体光放大器的结构.利用k*p方法计算了多量子阱的价带结构,计算中考虑了6×6有效质量哈密顿量.从阱宽、应变、注入载流子密度等方面计算了量子阱模式增益的偏振相关性.     

1.55μm张应变InGaAsP/InGaAsP量子阱偏振不灵敏半导体光放大器的优化设计

优化设计了 1.5 5 μm In Ga As P/In Ga As P张应变量子阱偏振不灵敏半导体光放大器的结构 .利用 k· p方法计算了多量子阱的价带结构 ,计算中考虑了 6× 6有效质量哈密顿量 .从阱宽、应变、注入载流子密度等方面计算了量子阱模式增益的偏振相关性 .     

量子点半导体光放大器的速率方程和增益特性

为了深入研究量子点半导体光放大器(QD-SOA)的特性,建立了量子点半导体光放大器子带导带的三能级系统模型.把系统载流子的速率方程与其他文献采用的速率方程进行了对比优化.通过数值计算得到了瞬态解,并得到载流子在放大器各能级态的浓度分布,验证了量子点中能级分立特性.利用电子和空穴各自的占有几率在基态成一定的线性关系,在稳态下对速率方程求解,得出了量子点半导体光放大器相关的增益特性,以及增益特性与基态电子的占有几率之间的关系.结果表明量子点半导体光放大器具有很高的饱和增益和微分增益,较低的阈值电流等特性.说明量子点半导体光放大器具有比其他体材料和量子阱光放大器更加优异的特性.为光放大器的设计提供了有力的理论指导.     

长波量子阱红外探测器材料技术研究

针对红外探测应用开展了长波GaAs/AlGaAs量子阱材料技术研究。系统地介绍了量子阱红外探测器材料的材料设计、生长和表征。基于一维薛定谔方程的求解获得量子阱材料的能带结构,进行量子阱材料的设计。采用分子束外延技术进行量子阱材料的生长研究。对量子阱材料的室温光荧光谱和高分辨率X射线衍射测试结果表现出材料高度晶格完整性以及平整界面。基于布鲁斯特角配置的傅立叶红外光谱测试获得了量子阱材料子带间跃迁吸收产生的红外吸收谱。采用该材料制备出高性能的量子阱红外焦平面探测器。     

低偏振灵敏度半导体光放大器

报道了基于混合应变量子阱材料的半导体光放大器 (SOA)。利用张应变量子阱加强了TM模的增益 ,使之接近TE模的增益 ,从而使SOA的偏振灵敏度大为降低。在 150mA的偏置下 ,获得了 2 4dB的小信号增益和 1dB的偏振灵敏度。     

1.3μm高增益偏振无关应变量子阱半导体光放大器

采用低压金属有机化学气相外延法 (LP MOVPE)生长并制作了 1 3μm脊型波导结构偏振无关半导体光放大器 (SOA) ,有源区为基于四个压应变量子阱和三个张应变量子阱交替生长的混合应变量子阱 (4C3T)结构 ,压应变阱宽为 6nm ,应变量 1 0 % ,张应变阱宽为 11nm ,应变量 - 0 95 % ;器件制作成 7°斜腔结构以有效抑制腔面反射。半导体光放大器腔面蒸镀Ti3 O5/Al2 O3 减反 (AR)膜以进一步降低腔面剩余反射率至 3× 10 -4以下 ;在 2 0 0mA驱动电流下 ,光放大器放大的自发辐射 (ASE)谱的 3dB带宽大于 5 0nm ,光谱波动小于 0 4dB ,半导体光放大器管芯的小信号增益近 30dB ,在 12 80～ 1340nm波长范围内偏振灵敏度小于 0 6dB ,饱和输出功率大于 10dBm ,噪声指数 (NF)为 7 5dB。     

GaAlAs/GaAs多量子阱激光器结构设计

本文详细地讨论了多量子阱激光器材料的结构设计、量子阱结构对激射波长的影响以及波导限制层铝含量x值对光限制因子的影响.用由密度矩阵理论推导的线性光增益公式,计算了光增益.从受激阈值条件得到最佳阱数和最佳腔长.为多量子阱激光器材料结构设计提供了有效的方法.     

直接耦合半导体光放大器的噪声特性

研究了直接耦合混合应变量子阱半导体光放大器(SOA)的噪声特性.实验中测定SOA在130 mA偏置电流下的噪声指数为7.7 dB,表明应变量子阱结构改善了SOA的噪声性能.理论分析指出,通过消除SOA的剩余反射,其噪声性能可以得到进一步改善.     

应变GaInNAs/GaAs量子阱光增益特性研究

采用近似方法对GaInNAs材料的能带结构进行了分析,并计算了应变GaInNAs/GaAs量子阱能级,在此基础上进一步计算了应变GaInNAs/GaAs量子阱的材料光增益谱.对计算结果的分析表明,应变GaInNAs/GaAs量子阱材料是一种可以应用于1 300 nm波段的新型长波长半导体光电子材料.     

覆盖S+C波段的宽光谱带宽InGaAlAs/InP量子阱结构

通过理论仿真和实际制备测试,分析比较了基于非对称量子阱结构(10 nm厚和6 nm厚的量子阱组合)的光放大芯片与对称量子阱结构(10 nm厚量子阱)的光放大芯片的性能。两种结构的理论模式增益同最终实测值符合较好。最终光谱测试结果显示,对称量子阱结构的光放大芯片存在基态增益饱和的现象,在大电流注入情况下,激态跃迁占据优势,从而造成光谱宽度急剧下降。而非对称量子阱结构的光放大芯片的光谱宽度随着注入电流的增加不断拓宽,在600 mA下实现199.7 nm光谱带宽,覆盖S+C波段。由此可见,非对称量子阱结构更有利于实现高功率、宽光谱的光放大芯片。     

980nm InGaAs应变量子阱激光器及组合件

利用分子束外延技术研制出了高质量InGsAs/GaAs应变量子阱材料及量子阱激光器.脊形波导窄条形量子阱激光器的阈值电流和微分量子效率分别为15mA和0.8 W/A,线性输出功率大于150mW,基横模输出功率可达100mW.InGaAs应变量子阱激光器和单模光纤进行了耦合,其组合件出纤光功率典型值为40mW,最大值可达60mW.显示出了高的基横模输出功率和高的耦合效率.其组合件在40～60mW下,中心发射波长在977nm.满足了对掺铒光纤高效率泵浦的波长要求,成功地研制出适于掺铒光纤放大器用的应变量子阱激光器.     

Si掺杂的AlGaInP/GaInP多量子阱光学特性

低压MOCVD方法生长了掺Si与不掺Si的AlGaInP/GaInP多量子阱结构,运用X射线双晶衍射与光荧光技术研究了掺Si对量子阱性能的影响.测试结果表明掺Si使量子阱的生长速度增加,掺Si量子阱的光荧光强度比未掺Si量子阱的光荧光强度改善了一个数量级.     

垒层Si掺杂对AIGaInP/GaInP多量子阱性能的影响

低压MOCVD方法生长了垒层掺Si与不掺Si的AlGaInP/GaInP多量子阱结构,运用X双晶衍射与光荧光技术研究了掺Si对量子阱性能的影响.测试结果表明垒层掺Si使量子阱的生长速度增加,掺Si量子阱的光荧光强度比未掺Si量子阱的光荧光强度增强了1 3倍.     

InGaAs（P）／InP应变量子阱和超晶格的光电性质

利用低压金属有机化合物化学汽相沉积（ＭＯＣＶＤ）生长技术在ＩｎＰ衬底上生长ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ应变量子阱，超晶格和ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ量子阱结构材料，利用７７Ｋ光荧光（ＰＬ）测量这一应变量了阱和量子阱的光学性质，利用双晶Ｘ光测量应变超晶格的性质。     

分子束外延GaAs／AlGaAs超晶格缓冲层量子阱材料的研究

采用分子束外延技术生长了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ单量子阱得多量子阱材料。采用ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ超晶格缓冲层掩埋衬底缺陷，获得的量子阱结构材料被成功地用于制作量子阱激光器。波长为７７８ｎｍ的激光器，最低阈值电流为３０ｍＡ，室温下线性光功率大于２０ｍＷ。     

光抽运垂直外腔面发射激光器的增益特性数值模拟

为了深入研究光抽运垂直外腔面发射激光器的增益特性,以InGaAs/GaAs应变量子阱系统为例,建立了将带隙、带边不连续性计算和带结构计算系统结合起来的完整体系,考虑在应变影响下能带及波函数的混合效应。利用有限差分法对含6×6 Luttinger-Kohn哈密顿量的有效质量方程精确求解,得到了InGaAs/GaAs应变量子阱导带、价带的能带结构和包络函数,然后选用Lorentzian线形函数,数值模拟了量子阱的材料增益谱和自发辐射谱。最后讨论了阱宽、载流子浓度、温度等因素对量子阱材料增益的影响,为光抽运垂直外腔面发射激光器的优化设计提供了理论依据。     

1.55μm波段低偏振灵敏度半导体光放大器

研制了１．５５μｍ波段低偏振灵敏度的半导体光放大器（ＳＯＡ）．其有源区材料采用张应变和压应变交替排列的混合应变量子阱结构,由ＭＯＣＶＤ生长．张应变量子阱加强了ＴＭ模式的增益,改善了ＳＯＡ的偏振灵敏度．腔长为４００μｍ的单端耦合ＳＯＡ,在１６０ｍＡ偏置下,增益大于１６ｄＢ,偏振灵敏度约为１．８ｄＢ．     

Ⅱ—Ⅵ族多量子阱光双稳器件的研制

本文报道了利用分子束外延技术生长的(ZnSe-ZnS)/GaAs多量子阱材料,研制成功F-P腔型和波导型两种不同结构的多量子阱光双稳器件。以YAG三倍频光为激发光源,首次在室温下观察到F-P腔型(ZnSe-ZnS)/GaAs多量子阱光双稳器件的脉冲压缩效应。根据输入输出脉冲波形获得了该器件的双稳回线。器件的开关功率为0.1W/μm~2,开关时间10ns。     

宽带偏振不灵敏InGaAs半导体光放大器

采用压应变InGaAs量子阱和张应变InGaAs准体材料交替混合的有源结构,研制了宽带偏振不灵敏的半导体光放大器.此放大器在100～250mA的工作电流范围内,获得了大于70nm的3dB光带宽;在0～250mA工作电流和3dB光带宽波长范围内,偏振灵敏度小于1dB.对于1.55μm的信号光,在200mA的注入电流下获得了15.6dB的光纤到光纤的增益、小于0.7dB的偏振灵敏度和4.2dBm的饱和输出功率.     

用于宽带和高功率系统的锥形半导体光放大器

对用于超宽带系统的具有非均匀量子阱结构的１．５μｍＧａＩｎＡｓ／ＩｎＰ锥形半导体光放大器进行了研究。研究发现，通过使量子陆的厚度这一参数达到最优值，可以获得超过１００ｎｍ的平坦增益带宽。