Быстродействующие вертикально-излучающие лазеры спектрального диапазона 1550 нм, реализованные в рамках технологии спекания пластин

Квантовая электроника. 2022. Т. 52. № 10. С. 878–884.

Блохин С. А., Бабичев А. В., Карачинский Л. Я., Новиков И. И., Блохин А. А., Бобров М. А., Кузьменков А. Г., Малеев Н. А., Андрюшкин В. В., Бугров В. Е., Гладышев А. Г., Крыжановская Н. В., Воропаев К. О., Жумаева И. О., Устинов В. М., Егоров А. Ю.

Представлены результаты исследований характеристик вертикально-излучающих лазеров спектрального диапазона 1550 нм с активной областью на основе квантовых ям InGaAs, реализованных в рамках технологии спекания пластины. Токовое и оптическое ограничения обеспечиваются заращенным туннельным переходом n+/p+-InAlGaAs. В широком диапазоне температур лазеры с диаметром мезы заращенного туннельного перехода 7 мкм продемонстрировали эффективную одномодовую генерацию с фактором подавления боковых мод более 30 дБ. При температуре 20 °С лазеры имели пороговый ток ∼1.5 мА, дифференциальную эффективность ∼0.49 Вт/А, максимальную выходную оптическую мощность более 4 мВт и частоту эффективной модуляции (по уровню –3 дБ) около 9 ГГц. Обнаружено, что с увеличением протяженности оптической линии связи хроматическая дисперсия волокна SMF-28 и паразитная частотная модуляция лазера вызывают существенные искажения формы выходных оптических импульсов, а также усиление межсимвольной интерференции, что, в конечном счете, ведет к исчезновению области раскрытия глазковой диаграммы. Максимальная скорость передачи данных в режиме прямой токовой модуляции по амплитудному формату NRZ достигает 30 Гбит/с при 20 °С для короткой линии связи (конфигурация BTB), а для линии связи длиной 2 км максимальная скорость оптической передачи данных составляет не более 25 Гбит/с.

Ключевые слова: вертикально-излучающий лазер, спекание пластин, VCSEL, wafer bonding, single mode regime, одномодовый режим

ПУБЛИКАЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПРОЕКТА: Исследование оптических свойств и динамических процессов в новых полупроводниковых наногетероструктурах A3B5, перспективных для использования в качестве активной области светоизлучающих и фоточувствительных приборов оптоэлектроники (2022)