杨 涛,季海铭,徐鹏飞

(中国科学院 半导体研究所,北京 100083)

0 引 言

家用计算机的普及和网络生活的日益丰富促进了高速光通信网络的迅猛发展,而作为光信号发生器的长波长半导体激光器对光通信系统的升级起着至关重要的作用。目前应用的1.3 μm通讯波段半导体激光器主要是InP基量子阱激光器,但这类激光器的一个缺点是输出受温度影响大,实际应用中需要增加补偿回路或冷却装置,导致器件成本和功耗明显增加,并且不利于与其它器件集成。自组织1.3 μm InAs/GaAs量子点激光器由于低成本、低功耗、可高速直接调制等优势近年来一直备受关注,有望作为下一代光纤通信局域网系统的信号光源,满足日益增长的光线到户市场需求[1]。虽然理论计算表明量子点激光器的3 dB调制带宽可以达到40 Gb/s,但世界上仅有少数几个研究小组报道了10 Gb/s直接调制的1.3 μm InAs/GaAs量子点边发射激光器[2-5]。量子点激光器外延片的质量对器件的性能起着决定性的作用。自从第一支1.3 μm InAs/GaAs量子点激光器诞生以来[6],相关研究小组对量子点以及量子点器件的生长过程进行了许多优化[7-13]。然而,由于半导体材料外延过程中复杂的动力学过程以及不同生长参数相互之间的影响,很难做到将一台外延设备的生长条件移植到另一台设备上去,因此需要对量子点材料的生长条件进行系统优化,从而实现高性能的量子点激光器。

本文采用分子束外延设备 (MBE)对量子点的生长温度以及量子点的叠层生长进行了研究,在此基础上外延并制作了1.3 μm InAs/GaAs量子点激光器,对器件的激射特性、温度特性和调制特性进行了测试和分析。……