论文部分内容阅读
半导体光放大器(SOA)将是未来全光网络中重要组件.相对于光纤放大器而言,它拥有体积小、功耗小、低成本和易于与其它光电子器件集成等优点.半导体光放大器不仅能对光信号进行直接放大,而且还能对光信号进行加工处理.该文以三元InGaAs为有源层,围绕研制宽带偏振不灵敏SOA、宽带宽光电子器件以及SOA和模斑转换器的集成,主要开展了以下几方面的工作:1.采用InGaAs体材料做有源层,研制了一种适合用于波长变换的偏振不灵敏的SOA,在200mA的注入电流下,对于1.55μm的信号光,获得了14dB的光纤到光纤的增益、3dBm的饱和输出功率和小于1dB的偏振灵敏度.2.采用张应变InGaAs薄有源区,成功制作了宽带偏振不灵敏的半导体光放大器.在100-300mA的工作电流下,获得了80-87nm宽的3dB光带宽和小于0.3dB的repple.在0—300mA的工作电流范围内和整个3dB宽的光带宽范围内,所制作的SOA获得了小于0.5dB的偏振灵敏度,在300mA的工作电流下,对于1.55μm的输入信号光,获得了11.5dB的光纤到光纤的增益、7.6dBm的饱和输出功率和和小于0.5dB的偏振灵敏度.3.首次设计并成功研制了一种taper有源结构的半导体光放大器.其水平方向的远场发散角由24°降低到8.5°,该结构的SOA,既能获的高的耦合效率,又能提供更好的饱和输出功率.4.首次提出采用三层压应变量子阱和三层张应变准体材料交替混合做有源区的方法,研制出具有大3dB增益带宽和能在大的工作电流范围内及整个3dB带宽范围内都能实现偏振不灵敏的SOA.在100~250毫安的工作电流范围内,放大器拥有大于70nm的3dB光宽带;而且在0~250毫安工作电流范围内和3dB光带宽波长范围内,其偏振灵敏度远小于1dB.对于1.55μm的信号光,在200毫安的注入电流下,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.5.首先提出了一种利用LP-MOVPE的方法生长一种渐变应变(带隙)三元InGaAs材料层,即在外延生长InGaAs层时,保持TMIn和AsH<,3>源的流量不变,仅让TMGa源量准线形变化即可实现.利用该方法生长的渐变带隙InGaAs做有源层,可制作宽带半导体光电子器件.6.首次成功制作对称渐变张应变InGaAs宽带超辐射发光管(SLD),对于腔长为800μm的SLD进行了测试,在200mA的直流工作下,获得了11.5mW的光输出功率和半高全宽为122nm宽的辐射谱.7.采用非对称InGaAs张、压应变量子阱交替排列生长混合的有源结构,制作了带宽偏振不灵敏的半导体光开关,在120mA的工作电流下,器件的3dB光带宽为102nm,在3dB带宽的波长范围内,器件的偏振灵敏度小于0.8dB,光纤到光纤的最高无损工作电流小于75mA,最低消光比大于50dB.8.采用自对接选择生长方法,研制了半导体光放大器和模斑转换器的单片集成器件:(SSC+SOA+SSC),器件的远场发散角由26°×42°变为18°×11°.相应的模式尺寸和理论耦合损耗分别为1.85μm×3.03μm和3dB.