Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Херман Й. -> "Лазеры сверхкоротких световых импульсов" -> 72

Лазеры сверхкоротких световых импульсов - Херман Й.

Херман Й., Вильгельми Б. Лазеры сверхкоротких световых импульсов — М.: Мир, 1986. — 368 c.
Скачать (прямая ссылка): lazerisverhkorotkihsvetovih1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 66 67 68 69 70 71 < 72 > 73 74 75 76 77 78 .. 103 >> Следующая


6.9. ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ

Создание оптоэлектронных схем, предназначенных для обработки информации и содержащих оптические и электронные компоненты на общей подложке из полупроводникового материала, является крупным достижением интегральной оптики и оптоэлектроники в целом. Появление этого нового поколения ИО-устройств обусловлено существенным прогрессом в технологии полупроводниковых соединений A111Bv. Наиболее развита технология изготовления оптоэлектронных схем на основе соединений GaAlAs/GaAs и InGaAsP/InP.

Разработанная технология селективного ионного легирования полупроводниковой пластины фокусированным ионным пучком (диаметр пятна менее 0,1 мкм) обеспечивает благодаря точному позиционированию пучка создание структур с высоким пространственным разрешением и полностью заменяет процесс фотолитографии. Программируемое чередование селективного ионного легирования и процесса наращивания тонких слоев полупроводника с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии позволяет получать полу= проводниковые структуры с заданным трехмерным распределением легирующих примесей [170].

Наличие на общей подложке электронных компонентов и активных ИО-устройств (модуляторов, лазеров и др.) требует обеспечения их электрической развязки. Для этого используют два основных варианта .построения схем — вертикальную и горизонтальную структуры- В первой из них используется проводящая полупроводниковая подложка, на которой выращиваются эпитаксиаль-ные слои оптических и электронных компонентов, а электрическая развязка между ними обеспечивается нанесением дополнительных изолирующих подслоев. В схемах с вертикальной структурой возможна емкостная связь между элементами из-за наличия общей проводящей подложки, поэтому этот вариант используют в оптоэлектронных схемах с небольшой степенью интеграции.

В горизонтальном варианте эпитаксиальные слои оптических и электронных компонентов наращиваются на изолирующей полупроводниковой подложке. Токи, подаваемые на элементы, протекают параллельно плоскости подложки, и емкостная связь между элементами не возникает. Электроды формируются на каждом элементе. Для улучшения электрической развязки между элементами полупроводниковые слои или стравливают до поверхности

6-42 161 волновода, что обеспечивает сопротивление между ними более 1 кОм, или подвергают протонной либо ионной обработке. Необходимость получения высоких ступенек' и мезаструктур для достижения электрической изоляции существенно усложняет процесс изготовления оптоэлектронных схем на основе горизонтальных структур.

Для стабилизации одномодового режима работы РОС-лазера разработана интегральная схема, оптически связывающая такой лазер с волноводным фазовым модулятором, размещенным между дифракционной решеткой лазера и торцом кристалла. Электрическая развязка лазера и модулятора обеспечивалась химическим стравливанием контактного слоя p-InGaAsP и слоев окружающих OB, вплоть до слоя р-1пР (рис. 6.12), и составляла 40 Ом. Инжек-ция носителей в модулирующий волновод изменяет его показатель преломления и, следовательно, фазу волны, отраженной от торца и попадающей в активную область лазера, что вызывает сдвиг частоты генерации лазера. Полученная плоская частотная характеристика (А/= 10~3... 3-IO2 МГц) может быть продлена в гигагерцевый диапазон при замене планарного электрода модулятора •полосковым. Ток инжекции РОС-лазера составлял 100 мА, опорный ток модулятора — 65 мА, смещение частоты— 1 .. 3 ГГц/мА. Данная схема может найти применение для частотной и фазовой модуляции излучения, а также как источник лазерного излучения с плавной подстройкой длины волны. Использовав эту же схему и точно подобрав состав четверного соединения модулирующего волновода для обеспечения максимального поглощения излучения на длине волны генерации лазера, можно создать внешний модулятор интенсивности излучения РОС-лазера. Достигнутая эффективность модуляции составляет 0,27 мВт/мА, предельная частота модуляции равняется 450 Мбит/с и может быть увеличена в несколько раз при использовании ,полоекового электрода [170].

Одним из важных функциональных узлов схем оптической обработки информации является комбинация лазера, фотоприемника и электронной схемы управления, которые могут использоваться для ретрансляции и регенерации поступающих оптических сигналов, контроля мощности излучения лазера, в качестве ИО-опт-рона и т. п. Конструкция функционального узла, состоящего из РОС-лазера, контрольного фотодетектора и двух полевых транзисторов, показана на рис. 6.13 [170]. Для достижения высокого быстродействия схемы необходимо иметь минимальные электри-

Рис. 6.12. РОС-лазер (J), оптически связанный с внешним модулятором (2) до (а) и после (б) химического травления

.162 Рис. 6.13. РОС-лазер (I), объединенный с фотоприемником (II) и двумя полевыми транзисторами (111): / —InP; 2 — /z-InGaAsP; 3 — п-InP; 4 — л-InGaAsP; 5 — InGaAsP; 6 — rc-lnP; 7 —p-InP; 8 — p-InP; 9 — SiO2; 10 — Ti/Au; 11 — Al

і 10 S

ческие емкости лазера, фотоприемника и подводящих контактов транзисторов, поэтому лазер и приемник изготавливались в виде узкой мезаполосковой структуры, а для полевых транзисторов использовался самосогласованный затвор. Методом жидкостной эпи-таксии на полуизолирующую подложку InP сначала наращивались контактный слой для транзисторов и-InGaAsP и слой и-1пР, затем создавалась решетка обратной связи лазера, на нее наращивались новые слои и формировалась мезаполосковая структура шириной 20 мкм при ширине контакта 10 мкм. Мез а структур а разделялась химическим травлением на две части, одна использовалась как лазер, другая как детектор. Пороговый ток лазера составлял 63 імА, а коэффициент преобразования фотодетектора—• 0,6 А/Вт при длине поглощающего участка 210 мкм. Входной электрический сигнал подавался на транзисторы полосковой линией на керамической подложке. Достигнута полоса модуляции (по уровню 3 дБ) А/=4 ГГц.
Предыдущая << 1 .. 66 67 68 69 70 71 < 72 > 73 74 75 76 77 78 .. 103 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed