研究目的
为展示首个直接生长于与CMOS兼容的轴向硅衬底上的O波段量子点半导体光放大器(QD-SOA),旨在丰富未来大规模硅基电子与光子集成电路(EPICs)的光子元件库。
研究成果
在CMOS兼容硅衬底上直接生长的O波段量子点半导体光放大器(QD-SOA)展现出高增益和饱和输出功率的特性,这一成果显著丰富了光子元件库,将提升未来大规模硅基EPICs的性能。
研究不足
该研究的局限性在于可调谐光源的扫描范围,仅能对基态(GS)附近的波长增益进行表征。通过解决耦合损耗和串联电阻问题,该器件的性能有望得到进一步优化。
1:实验设计与方法选择:
量子点半导体光放大器(QD-SOA)采用锥形增益区设计以提升饱和输出功率,使用8°倾斜波导角。外延生长在轴向(001)硅衬底上通过固态源分子束外延技术完成,并设有磷化镓缓冲层。
2:样品选择与数据来源:
有源区由五层堆叠的InAs/InGaAs量子点嵌入量子阱结构构成,其间设有p型调制掺杂的砷化镓间隔层。
3:实验设备与材料清单:
器件制备采用标准半导体工艺,两端面均镀有抗反射涂层。
4:实验流程与操作规范:
器件在20℃恒温铜台上测试,通过双探针卡实现均匀泵浦,采用抗反射镀膜单模透镜光纤进行光信号耦合。
5:数据分析方法:
通过对比有无QD-SOA时的光谱峰值强度获取片上增益值,并测量输入功率范围内的噪声系数。
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