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電吸收調(diào)制器

電吸收調(diào)制器(EAM,Electro Absorption Modulator)是利用半導(dǎo)體中激子吸收效應(yīng)制作而成光信號調(diào)制器件。因其具有響應(yīng)速度快,功耗低的特點,而被廣泛應(yīng)用于高速光纖通信中信號的調(diào)制編碼。

  電吸收調(diào)制器(EAM,Electro Absorption Modulator)是利用半導(dǎo)體中激子吸收效應(yīng)制作而成光信號調(diào)制器件。因其具有響應(yīng)速度快,功耗低的特點,而被廣泛應(yīng)用于高速光纖通信中信號的調(diào)制編碼。

  近年來全球很多實驗室在研究利用EAM強非線性,用于實現(xiàn)波長變換、時鐘提取、快速全光邏輯門等全光信息處理。

  EAM的基本結(jié)構(gòu)是一個PIN結(jié)構(gòu),其中N區(qū)部分是交替生長的多層結(jié)構(gòu),相當于光學增反膜堆。每層的折射率和厚度根據(jù)中心波長按光學增反膜堆設(shè)計,依靠應(yīng)變超晶格結(jié)構(gòu)實現(xiàn)與襯底間的晶格匹配。I區(qū)部分為多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。它是利用量子限制的斯塔克效應(yīng),人為制作出的一種性能獨特的吸收材料。主要表現(xiàn)為吸收邊陡峭,熱穩(wěn)定性良好,而且外加合適的反向電場時,激子吸收峰會明顯的向長波方向移動,外電場取消后吸收光譜又能可逆的還原。這種材料是通過設(shè)計多量子阱結(jié)構(gòu)的阱和壘的組分和厚度以及周期數(shù)來實現(xiàn)的,這就是通常所說的“能帶工程”。其賴以實施的手段是補償應(yīng)變超晶格生長。通常構(gòu)成塊狀異質(zhì)結(jié)的外延層必需保持與襯底材料的晶格匹配,而晶格匹配要求外延層有特定的組分,偏離此特定組分的生長就會在外延層中形成晶格缺陷。量子阱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)后,壓應(yīng)變量子阱結(jié)構(gòu)可以有效地提高III-V族半導(dǎo)體激光器的性能,如較低的閾值和較高的輸出功率、高調(diào)制速率以及更好的溫度穩(wěn)定性等。在一定的應(yīng)變范圍內(nèi),應(yīng)變力可以維持外延層內(nèi)不出現(xiàn)晶格缺陷,這就為選擇材料的組分以獲得更好的器件性能提供了新的自由度。但是應(yīng)變量子阱多層應(yīng)變的積累厚度存在一個臨界限度。后來又發(fā)展了應(yīng)變補償技術(shù),即在應(yīng)變量子阱的生長過程中既生長壓應(yīng)變層也生長張應(yīng)變層,來降低凈應(yīng)變,以增加MQW的總厚度和提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。


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