用于10Gb/s传输系统的电吸收调制器与分布反馈激光器集成光源

赵  谦; 潘教青; 张  靖; 李宝霞; 周  帆; 王宝军; 王鲁峰; 边  静; 赵玲娟; 王  圩

doi:10.7498/aps.55.1259

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摘要
采用超低压(22×１０２Pa)选择区域生长(selective area growth, SAG)金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD)技术成功制备了应变型InGaAsP/InGaAsP电吸收调制器(electroabsorption modulator, EAM)与分布反馈激光器(distribute feedback laser, DFB)单片集成光源的新型光电器件.实验结果表明，采用该技术制备的集成器件表现出了良好的性能：激射阈值为19 mA，出光功率接近7 mW，边模抑制比(side-mode suppression ratio, SMSR)大于40 dB，将该集成器件出射光耦合进普通单模光纤后进行测量，获得了16 dB的消光比，器件3 dB响应带宽达到了10 GHz以上.将该集成器件完全封装后成功进行了10 Gb/s非归零码(non-return zero, NRZ)的传输实验：在误码率为10-10的传输条件下于普通单模光纤中传输了53.3 km，色散代价小于1.5 dB，动态消光比大于8 dB，且眼图清晰张开.

关键词:
超低压 /

选择区域生长 /

集成光电子器件 /

10 Gb/s
Abstract
In this work, a novel light source of strained InGaAsP/InGaAsP MQW EAM monolithically integrated with DFB laser is fabricated by ultra-low-pressure (22×102Pa) selective area growth (SAG) MOCVD technique. Superior device performances have been obtained, such as low threshold current of 19 mA, output light power of about 7 mW, and over 16 dB extinction ratio at 5 V applied voltage when coupled into a single mode fiber. Over 10 GHz 3 dB bandwidth in EAM part is developed with a driving voltage of 3 V. After the chip is packaged into a 7-pin butterfly compact module, 10-Gb/s NRZ transmission experiments are successfully performed in standard fiber. A clearly-open eye diagram is achieved in the module output with over 8.3 dB dynamic extinction ratio. Power penalty less than 1.5 dB has been obtained after transmission through 53.3 km of standard fiber, which demonstrates that high-speed, low chirp EAM/DFB integrated light source can be obtained by ultra-low-pressure (22×10\+2Pa) SAG method.

Keywords:
ultra-low-pressure /

selective area growth /

integrated optoelectronics /

10 Gb/s
作者及机构信息
赵谦,

潘教青,

张靖,

李宝霞,

周帆,

王宝军,

王鲁峰,

边静,

赵玲娟,

王圩

1.
中国科学院半导体研究所国家光电子工艺中心,北京 100083

基金项目: 国家重点基础研究发展规划(973)项目(批准号：G2000068301)，国家高技术研究发展计划(863)项目(批准号：2002AA312150)，国家自然科学基金(批准号：90101023, 60176023, 60476009)资助的课题.
Authors and contacts
Zhao Qian,

Pan Jiao-Qing,

Zhang Jing,

Li Bao-Xia,

Zhou Fan,

Wang Bao-Jun,

Wang Lu-Feng,

Bian Jing,

Zhao Ling-Juan,

Wang Wei

1.
中国科学院半导体研究所国家光电子工艺中心,北京 100083
参考文献

施引文献

[1]	许思维, 王训四, 沈祥. 结合高分辨率X射线光电子能谱和拉曼散射研究Ge_xGa₈S_92–x玻璃结构. 物理学报, 2023, 72(1): 017101. doi: 10.7498/aps.72.20221653
[2]	周悦, 胡志远, 毕大炜, 武爱民. 硅基光电子器件的辐射效应研究进展. 物理学报, 2019, 68(20): 204206. doi: 10.7498/aps.68.20190543
[3]	梁定康, 陈义豪, 徐威, 吉新村, 童祎, 吴国栋. 基于蛋清栅介质的超低压双电层薄膜晶体管. 物理学报, 2018, 67(23): 237302. doi: 10.7498/aps.67.20181539
[4]	王龙生, 赵彤, 王大铭, 吴旦昱, 周磊, 武锦, 刘新宇, 王安帮. 利用混沌激光多位量化实时产生14 Gb/s的物理随机数. 物理学报, 2017, 66(23): 234205. doi: 10.7498/aps.66.234205
[5]	陈新, 霍力, 娄采云, 王强, 余文科, 姜向宇, 赵之玺, 章恩耀. 100Gb/s归零码信号的2R再生. 物理学报, 2016, 65(5): 054208. doi: 10.7498/aps.65.054208
[6]	李双明, 耿振博, 胡锐, 刘毅, 罗锡明. 晶体生长角和凝固速率对贵金属电子束区域熔炼晶体生长的作用. 物理学报, 2015, 64(10): 108101. doi: 10.7498/aps.64.108101
[7]	朱德明, 门传玲, 曹敏, 吴国栋. 基于P掺杂SiO2为栅介质的超低压侧栅薄膜晶体管. 物理学报, 2013, 62(11): 117305. doi: 10.7498/aps.62.117305
[8]	毛延凯, 蒋杰, 周斌, 窦威. 一步掩膜法制备超低压ITO沟道纸上薄膜晶体管. 物理学报, 2012, 61(4): 047202. doi: 10.7498/aps.61.047202
[9]	陈文豪, 杜磊, 庄奕琪, 包军林, 何亮, 陈华, 孙鹏, 王婷岚. 电子器件散粒噪声测试方法研究. 物理学报, 2011, 60(5): 050704. doi: 10.7498/aps.60.050704
[10]	袁贺, 孙长征, 徐建明, 武庆, 熊兵, 罗毅. 基于等离子体增强化学气相沉积技术的光电子器件多层抗反膜的设计和制作. 物理学报, 2010, 59(10): 7239-7244. doi: 10.7498/aps.59.7239
[11]	李巧华, 张振华, 刘新海, 邱明, 丁开和. 分子电子器件简化模型的电子透射谱的计算. 物理学报, 2009, 58(10): 7204-7210. doi: 10.7498/aps.58.7204
[12]	冯朝文, 蔡理, 康强. 基于单电子器件的混沌电路研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6155-6161. doi: 10.7498/aps.57.6155
[13]	赵谦, 潘教青, 张靖, 周帆, 王宝军, 王鲁峰, 边静, 安欣, 赵玲娟, 王圩. 渐变掩蔽图形超低压选择区域生长法制备高质量InGaAsP多量子阱材料. 物理学报, 2006, 55(6): 2982-2985. doi: 10.7498/aps.55.2982
[14]	赵谦, 潘教青, 张靖, 周光涛, 伍剑, 周帆, 王宝军, 王鲁峰, 王圩. 超低压选择区域生长法制备产生10GHz重复率超短光脉冲的级联电吸收调制器与分布反馈激光器单片集成光源. 物理学报, 2006, 55(1): 261-266. doi: 10.7498/aps.55.261
[15]	王目光, 李唐军, 娄采云, 简水生, 霍力, 姚和军, 曾丽, 崔杰, 刁操. 4×10Gb/s OTDM系统中偏振模色散自适应补偿的研究. 物理学报, 2005, 54(6): 2774-2778. doi: 10.7498/aps.54.2774
[16]	李晓苇, 李新政, 江晓利, 于威, 田晓东, 杨少鹏, 傅广生. S+Au增感中心的电子陷阱效应对光电子行为的影响. 物理学报, 2004, 53(6): 2019-2023. doi: 10.7498/aps.53.2019
[17]	裴丽, 简水生, 延凤平, 宁提纲, 简伟, 李唐军. 4×10Gb/s 400km 啁啾光纤光栅色散补偿研究. 物理学报, 2003, 52(3): 615-619. doi: 10.7498/aps.52.615
[18]	张卫, 王季陶, 万永中. 人造金刚石低压气相生长的相图计算. 物理学报, 1997, 46(6): 1237-1242. doi: 10.7498/aps.46.1237
[19]	陈艳, 董国胜, 张明, 徐敏, 金晓峰, 陆尔东, 潘海斌, 徐彭寿, 张新夷, 范朝阳. 亚稳态fcc-Mn薄膜的生长及其同步辐射光电子能谱研究. 物理学报, 1995, 44(11): 1861-1868. doi: 10.7498/aps.44.1861
[20]	许掌龙, 刘古, 季振国, 周小霞. V(001)表面上(4×1)-O,(2×2)-S两超结构的角分辨光电子谱. 物理学报, 1988, 37(2): 311-317. doi: 10.7498/aps.37.311

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用于10Gb/s传输系统的电吸收调制器与分布反馈激光器集成光源

1. 中国科学院半导体研究所国家光电子工艺中心,北京 100083

基金项目: 国家重点基础研究发展规划(973)项目(批准号：G2000068301)，国家高技术研究发展计划(863)项目(批准号：2002AA312150)，国家自然科学基金(批准号：90101023, 60176023, 60476009)资助的课题.

收稿日期: 2005-07-22

修回日期: 2005-08-17

刊出日期: 2006-03-20

摘要: 采用超低压(22×１０２Pa)选择区域生长(selective area growth, SAG)金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD)技术成功制备了应变型InGaAsP/InGaAsP电吸收调制器(electroabsorption modulator, EAM)与分布反馈激光器(distribute feedback laser, DFB)单片集成光源的新型光电器件.实验结果表明，采用该技术制备的集成器件表现出了良好的性能：激射阈值为19 mA，出光功率接近7 mW，边模抑制比(side-mode suppression ratio, SMSR)大于40 dB，将该集成器件出射光耦合进普通单模光纤后进行测量，获得了16 dB的消光比，器件3 dB响应带宽达到了10 GHz以上.将该集成器件完全封装后成功进行了10 Gb/s非归零码(non-return zero, NRZ)的传输实验：在误码率为10-10的传输条件下于普通单模光纤中传输了53.3 km，色散代价小于1.5 dB，动态消光比大于8 dB，且眼图清晰张开.

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