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半导体光电子器件与电光调制器
半导体光电子器件与电光调制器
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第二章 半导体注入型器件
Semiconductor Injection Devices
陈根祥
北京交通大学全光网与现代通信网教育部重点实验室
2011-12-1
一、LD的基本结构和增益模型
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激光二极管的基本结构
横向电光控制技术
材料增益
简化的增益模型
宽接触FP型LD 的基本结构
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激光器三要素:
增益介质 (I型有源区)、谐振腔 (解理镜面FP腔)、泵浦方式 (电流注入)
宽接触LD的优点:
制作简单,成本低廉
不足:
在水平方向上对注入电流和光场均没有限制,具有复杂的水平输出光斑图样,
只有极少量的输出激光可以被耦合至光纤内;
产生激光输出所需的注入电流过大,使器件的热特性和寿命显著下降。
横向电光控制技术
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横向电光控制技术
由于光波长在μm 量级,而通常的有源区厚度仅约为 0.1~0.3μm 左右
对光在竖直方向上的限制作用十分有限,因此半导体激光器通常被设计
为在竖直方向上对注入载流子和光场分别进行限制的异质结构
1550nm波段InGaAsP材料的增益谱
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(a) 体材料 (b) 量子阱材料
简化的材料增益模型
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体材料(N N ) :
tr
2
( [) ]( ω )N ω +Nζ N −
g( N, ) (a N− N)− ω − γ ω ω ( )N p p 0 0
tr p
−16 2 18 −3
对1550nm波段InGaAsP材料,其典型增益谱参数为:a =1.75×10 cm ,Ntr=0.9×10 cm
−26 −1 2 −5 3 −1 18 −3 15 −1
γ = 2.7×10 cm ⋅s ,ζ=2.12×10 cm ⋅s ,N =3×10 cm ,ω =1.24×10 rad⋅s
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