بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
بسم اللّه الرحمن الرحیم
اسلاید 2 :
بررسی آخرین دستاوردهای لیزرهای چاه کوانتومی کرنشی InGaAsP/InP
اسلاید 3 :
آن چه در این سمینار خواهید دید:
اسلاید 4 :
مقدمه
ساختار با بازدهی
تزریق بهینه
ساختار با دیسکهای
جفت شده
ساختار با قابلیت
تولید پالس بسیار کوتاه
جمع بندی
کرنش در باند هدایت نیمههادیهای III-V باعث تغییر مکان لبه باند میشود.
اثر کرنش در باند ظرفیت شدیدتر است و در ازای تغییرات گاف انرژی، اختلاف انرژی بین حفرههای سبک و سنگین تغییر میکند.
کرنش
کششی
تحت فشار
اسلاید 5 :
معایب MQW
تزریق غیر یکنواخت
تولید نقص در چاه کوانتومی کرنشی
لیزرهای نیمههادی در کلاس ایمن برای چشم انسان، با عملکرد در طول موج 1.55 µm مورد نیاز میباشد.
لیزرهای InGaAsP/InP مورد استفاده قرار گرفتند.
اسلاید 6 :
کاربردهای کرنش
مزیت لیزر چاه کوانتومی با بهرهی مود TEغالب
مشخصات بهتر مانند ضرایب بازترکیب تشعشعی بزرگتر و بهرهی تفاضلی بالاتر
لیزر مدولاسیون مستقیم سریع
تقویت کنندهی اپتیکی نیمههادی با پولاریزاسیون شدت
مدولاتورهای فاز
میزان کرنش تا 0.7% میتواند دستیابی به طول موج m µ 1.55 را فراهم نماید.
اسلاید 7 :
کارایی لیزر InGaAsP/InP به فاصلهی لایهی P-InP تا لایهی فعال بستگی دارد.
سه ساختار لیزری با ضخامت یکسان موجبر نوری مورد بررسی قرار میگیرند.
ناحیهی فعال:
3 چاه کوانتومی کرنشی تحت فشار با ضخامت 5nm
4 سد کوانتومی کرنشی کششی با ضخامت 10nm
دوپ p با استفاده از Zn به میزان
دوپ n با استفاده از Si به میزان
اسلاید 8 :
دیاگرام باند انرژی برای ساختار +300
جریان نوری برای یک لیزر 1mm
بهترین کارایی: ساختار +150
در منحنی داخلی، شیب بازدهی ساختار +450 با افزایش جریان، سریعتر افت میکند.
اسلاید 9 :
تمرکز توزیع الکترون در ساختار +300 در جریانهای تزریق مختلف
تمرکز توزیع الکترون حفره در جریان تزریقی 400 mA
تمرکز الکترون در لایهی SCL بالایی و P-InP در ساختار با SCL باریکتر کاهش مییابد.
به منظور کاهش تاثیرات نشت الکترون، فرایند بازترکیب تشعشعی خود به خودی حاملها و بهبود بازدهی تزریق حاملها، ساختار +150 بهترین انتخاب میباشد.
اسلاید 10 :
دیاگرام باند ساختار لیزر بهینه شده
جایگزین کردن موجبر دو قسمتی به جای موجبر یکپارچه به منظور محدودیت بهتر حاملها در ناحیهی فعال
استفاده از یک قطعهی فابری – پرو
تحدید مود جانبی با استفاده از ساختار موجبر دولبهای و تکنیک زدایش شیمیایی تر
اسلاید 11 :
منحنی جریان ولتاژ نوری
توزیع میدان دور در جریان 1000 mA
ماکزیمم توان خروجی تک مود برابر با 175 mW در جریان 1.75 A
طول موج ماکزیمم بهرهی خروجی در جریان تزریق 120 mA برابر با 1538 nm
اسلاید 12 :
ساختار و ضخامت لایههای طراحی شده
ناحیه فعال 6 قسمت 6 nm
InGaAsP دوپ نشده با کرنش 0.42% محدود شده توسط SCHهای 110 nm
لایهی P-InP باید به اندازهی کافی ضخیم باشد تا ضریب جذب فلزی عمودی را کاهش دهد.
استفاده از روش بسط موج صفحهای به منظور حل معادلات ماتریسی
اسلاید 13 :
بهره بر حسب طول موج
شدت بر حسب طول موج
پیک بهرهی مود TM
357/cm در طول موج 1508 nm
پیک بهرهی مود TE
85/cm در طول موج 1505 nm
مود TE دارای محدودیت اپتیکی بیشتر و همچنین بازتابش بزرگتر در دو وجه میباشد.
لیزینگ برای مود TE در کاواک فابری پروی تجاری دشوار میباشد.
در شرایط یکسان، مود TM نسبت به مود TE دارای ضریب کیفیت بالاتری است.
مود TM را برای لیزینگ انتخاب میکنیم.
اسلاید 14 :
فرآیند ساخت دیسکهای جفت شده:
رشد SiO2 به ضخامت 800 nm به عنوان عایق تحت روش PECVD
انتقال الگوی دیسکهای تشدیدگر جفتشده روی SiO2 با استفاده از تکنیکهای فتولیتوگرافی استاندارد و روش زدایش ICP
حذف SiO2 باقیمانده توسط روش HF
نشاندن لایهی عایق مانند SiN روی ویفر
اتصال Contact با روش فتولیتوگرافی و یا زدایش ICP
نشاندن اتصال فلزی P شامل Ti-Pt-Au و اتصال فلزی n شامل Au-Ge-Ni با استفاده از فرآیند استاندارد نشست فلزی
a ( تصویر SEM بعد از زدایش InP به وسیلهی ICP
b ( تصویر میکروسکوپی از دیسکهای جفتشده با شعاع 10 µm
اسلاید 15 :
طیف لیزینگ بر حسب طول موج در جریانهای تزریق مختلف
فاصلهی 2 nm و 7 nm بین مودهای غالب قابل مشاهده است که مربوط به تقسیم مود بین مودهای متقارن و نامتقارن است که ناشی از انحراف در موجبر میباشد.
استفاده از دو دیسک به عنوان کاواک کامل، طول اپتیکی و کوپلینگ اپتیکی را افزایش می‌دهد
شیفت طول موج 0.04 nm/mA میباشد که در مقایسه با میکروکاواک تجاری با مقدار 0.1 nm/mA عدد کمتر و مناسبتری را نشان می‌دهد
شدت پیک مود غالب در جریان تزریقی 115 mA ، 25 dB بالاتر از زمینه میباشد
اسلاید 16 :
کاربرد پالسهای اپتیکی بسیار کوتاه و بسیار سریع:
مالتی پلکسینگ و دی مالتی پلکسینگ اپتیکی
تولید منابع پالسی همزمان
تولید منابع کلاک اپتیکی
پیکربندی فابری-پرو برای تولید پالسهای اپتیکی بسیار سریع و بسیار کوتاه نویدبخش بوده است.
علت
ابعاد فشرده، تنظیم سادهی ولتاژ جاذب قابل اشباع، قابلیت کنترل نرخ تکرار پالس به وسیلهی طول قطعه
از کاواک فابری پروی InGaAsP/InP چاه کوانتومی غیرفعال با دو بخش بهره و بخش جاذب قابل اشباع استفاده شده است.
اسلاید 17 :
ساختار شماتیک لیزر دو قسمتی
جاذب قابل اشباع: بایاس معکوس به طول 35 µm
قسمت بهره: بایاس مستقیم به طول 1140 µm
گودال به منظور ایزولاسیون به طول 10 µm
رشد ساختار همبافته روی زیرلایهی n-InP به روش MOVPE
لایهی فعال شامل ساختار چاه کوانتومی چندگانه با 6 چاه کوانتومی InGaAsP
محدودیت چاههای کوانتومی توسط لایههای SCH به ضخامت 80 nm از هر دو طرف
ساخت قطعه توسط تکنیکهای لیتوگرافی استاندارد و زدایش خیس
اسلاید 18 :
مشخصهی جریان – توان بر حسب ولتاژ بایاس معکوس اعمالی به قسمت جاذب
جریان آستانه در ولتاژ بایاس 0 V برابر با 61 mA میباشد.
طیف RF قطعه
پهنای خط 3-dB برابر با 300 KHz
نسبت پیک سیگنال به سطح نویز برابر با 50 dB
عملکرد مود قفل شده در فرکانس 35.6 GHz
اسلاید 19 :
تقویت قطار پالسی توسط EDFA و آشکارسازی توسط Autocorrelator
قطار پالسی خروجی لیزر و تطبیق با شکل پالس لورنتزین
مقایسهی عرض پالس (FWHM) با ولتاژ بایاس معکوس SA و جریان مستقیم قسمت بهره
افزایش عرض پالس با افزایش جریان بایاس مسقیم قسمت بهره به علت افزایش بازترکیب نویز
کاهش عرض پالس با افزایش ولتاژ بایاس معکوس اعمالی به علت جذب لبهی پالس اپتیکی توسط SA
متغیر بودن محدودهی FWHM از 1.03 ps تا 3.6 ps
کوتاهترین و بهینهترین شکل پالس در جریان بایاس 120 mA و ولتاژ بایاس معکوس -0.5v به میزان 1.03 ps ( بهترین نتیجهی گزارش شده تا کنون)
