Physics 版 (精华区)

发信人: cheetah (无边的草原是我的家~~~~~~~~~~~~~~~~), 信区: Physics
标  题: 半导体激光器发展迅猛
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年06月20日20:41:23 星期四), 站内信件

　　　　　　　　　　　　　　　　
光纤通信技术发展迅速，目前广泛应用于光纤通信系统的光源器件是采用Ⅲ—Ⅴ族
化合物半导体材料InCaAsP／InP制作的激光二极管。InCaAsP／InP材料体系的发光
波长正好满足了石英光纤的需要。但是，由于材料本身特性的限制，该激光器表现
出一个明显的缺点，就是对温度特别敏感，在室温下工作得很好的器件，温度较高
时激光射出会明显减少，甚至不能正常工作。

　　为此，人们在使用激光器时一般要给它加上半导体热电制冷器，使其恒温工作
，还要加上监控输出光强的光电探测器和光控电路使激光输出功率稳定，这使得整
个激光模块的成本增加不少，体积和重量也相应增加，同时由于零部件较多，可靠
性也会受到影响。还应注意到，由于半导体热电制冷器的耗电较大，一般要超过激
光器本身的耗电，这使得整个模块所消耗的电能也增加很多，为其供电的电源部分
的体积和重量有可能超过激光模块本身。　　 随着信息量的增长，特别是光纤到
户目标的提出，半导体激光器将直接面对数以亿计的个人用户。人们迫切希望发展
出能在较宽的温度范围内正常工作，无需热电制冷和光控电路的半导体激光器，只
有这样才能简化系统和降低成本，并保证所需的性能和足够的可靠性，迈出光纤到
户的关键一步。 

　　引入量子阱结构可以明显地改善半导体激光器的温度特性。采用先进的半导体
材料外延生长工艺（如分子束外延生长工艺），将厚度仅为几十个原子层的半导体
发光材料（作为量子阱）交替生长在光限制材料（作为量子势垒）之间，使其产生
量子限制效应。由直径小于20纳米的一堆堆物质构成或约相当于60个硅原子排成一
串的长度的量子点，可以控制非常小的电子群的运动而不与怪异的量子效应冲突。


　　对光波（波长为微米级的无线电波）像对无线电波进行频分复用一样按波长进
行复用，即为波分复用（WDM）。用于波分复用的半导体激光器，必须能够单频工
作和具有相当高的频率稳定度，一般均采用高质量的分布反馈结构，既利用制作于
激光器结构中的高质量光栅对波长的选择作用来严格限定激光器的发光波长，在很
多应用场合，还会要求半导体激光器的工作波长可以调谐并具有很高的稳定度，既
同一个激光器能够稳定工作在不同的光纤频道上，这时需要采用多工作区的激光器
结构或者外腔结构，能同时产生不同波长的激光以用于不同的光纤频道的半导体激
光器阵列也是波分复用技术中所需要的。

　　目前，光纤频道的间隔在200GHz（1.6n m）或100GHz（0.8n m），当采用密集
波分复用（DWDM）方式时，频道间隔仅为50GHz（0.4n m），这对激光器的材料生
长和器件制作工艺都提出了极高的要求。 

 

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