Быстродействующие вертикально-излучающие лазеры диапазона 1550 нм

Abstract

Быстродействующие вертикально-излучающие лазеры (ВИЛ) диапазона 1550 нм являются привлекательным вариантом источника когерентного излучения для реализации различных устройств радиофотоники. К сожалению, монолитные гетероструктуры ВИЛ с инжекцией носителей через легированные распределенные брэгговские отражатели (РБО) сформированные из AlGaAs/GaAs и активной областью на основе квантовых ям InGaAs, хорошо зарекомендовавшая себя при создании ВИЛ ближнего ИК-диапазона [1], оказываются непригодны для создания ВИЛ диапазона 1550 нм ввиду невозможности достижения эффективной электролюминесценции на данной длине волны. Применение выращенной в едином эпитаксиальном процессе монолитной гетероструктуры ВИЛ с РБО из InAlGaAsP/InP и квантовыми ямами из InAlGaAs с инжекцией носителей через внутрирезонаторные контактные слои позволяет реализовать ВИЛ диапазона 1550 нм, но не обеспечивает хорошей температурной стабильности характеристик, а эффективная частота модуляции таких приборов ограничена на уровне 4-5 ГГц, что обусловлено малым контрастом показателей преломления и низкой теплопроводностью слоев тройных и четверных твердых растворов в РБО, согласованных по параметру решетки с подложкой InP [2]. Решение данной проблемы возможно за счет применения гибридной конструкции ВИЛ с инжекцией носителей через внутрирезонаторные контактные слои в сочетании с зеркалами на основе диэлектрических материалов. Применения конструкции с двумя внутрирезонаторными контактными слоями и диэлектрическими РБО позволило повысить частоту эффективной модуляции ВИЛ до 21 ГГц и продемонстрировать безошибочную передачи данных на скорости 50 Гбит/с при температуре 20°С [3]. Однако такая технология изготовления ВИЛ весьма сложна и требует умения создания высококачественных диэлектрических зеркал. Альтернативным подходом является использование технологии спекания пластин гетероструктуры активной области на основе нескольких In(Al)GaAs квантовых ям, выращенной на подожке InP, и двух гетероструктур AlGaAs/GaAs РБО, выращенных на подожках GaAs [4]. Изготовленные по такой технологии ВИЛ спектрального диапазона 1.5 мкм демонстрируют частоту эффективной модуляции 7-9 ГГц и безошибочную передачу данных на скорости 10 Гбит/с при температуре 20°С [5]. Сравнительно недавно с использованием метода спекания пластин нами была продемонстрирована возможность создания эффективных ВИЛ спектрального диапазона 1550 нм на основе тонких сильнонапряженных InGaAs/InAlGaAs КЯ, пригодных для безошибочной передачи данных на скорости не менее 25 Гбит/с при температуре 20°С [6,7]. В настоящей докладе будут представлены результаты работ по разработке и созданию таких приборов, а также будут представлены результаты анализа влияния времени жизни фотонов оптическом микрорезонаторе на динамические характеристики одномодовых ВИЛ спектрального диапазона 1550 мкм.