单片集成的低暗电流1.3 μm激光二极管和探测器芯片

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

单片集成的低暗电流1.3 μm激光二极管和探测器芯片

丘文夫, 林中晞, 苏辉

文章导航 > 红外与激光工程 > 2018 > 47(12): 1220003-1220003(5)

丘文夫, 林中晞, 苏辉. 单片集成的低暗电流1.3 μm激光二极管和探测器芯片[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1220003-1220003(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1220003

引用本文:

丘文夫, 林中晞, 苏辉. 单片集成的低暗电流1.3 μm激光二极管和探测器芯片[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1220003-1220003(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1220003

Qiu Wenfu, Lin Zhongxi, Su Hui. Monolithically integrated low dark current 1.3 μm laser diode and detector chip[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1220003-1220003(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1220003

Citation:

Qiu Wenfu, Lin Zhongxi, Su Hui. Monolithically integrated low dark current 1.3 μm laser diode and detector chip[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1220003-1220003(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1220003

单片集成的低暗电流1.3 μm激光二极管和探测器芯片

doi: 10.3788/IRLA201847.1220003

1.
中国科学院福建物质结构研究所,福建福州 350000;
2.
中国科学院大学,北京 100049

基金项目:

国家863计划（2013AA014202）

作者简介:
丘文夫(1992-),硕士生,主要从事半导体光电子集成方面的研究。Email:qiuwenfu15@mails.ucas.ac.cn

中图分类号: TN214

Monolithically integrated low dark current 1.3 μm laser diode and detector chip

1.
Fujian Institute of Research on the Structure,Chinese Academy of Sciences,Fuzhou 350000;
2.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049

摘要: 为了在单片上实现半导体激光二极管与探测器的集成，开展了外延材料生长及结构工艺的设计研究。通过刻蚀工艺引入隔离区的方法制备了集成背光探测器的1.3m InGaAsP/InP半导体激光二极管芯片。管芯的光电性能测试显示，激光二极管具有较低的阈值电流17.62 mA，较高的斜率效率0.13 mW/mA，输出功率可达11 mW；在-0.7 V的反向偏压下，探测器区域对光信号具有良好的线性响应，MPD的光电流超过0.3 mA，在-1.7 V的反向偏压下，暗电流可低至25 nA。
- 半导体激光二极管 /
- 背光探测器 /
- 隔离区 /
- 低暗电流
Abstract: In order to realize the integration of semiconductor laser diodes and detectors on a single chip, the research on the epitaxial material growth and structural process was carried out. A 1.3m InGaAsP/InP semiconductor laser diode chip with integrated monitoring photo diode (MPD) was fabricated by introducing an isolation region using an etching process. The photoelectric performance test of the chip shows that the laser diode has a low threshold current (17.62 mA) and high slope efficiency (0.13 mW/mA); the output power can reach 11 mW. In addition, under a reverse bias of -0.7 V, the detector region has a good linear response to the optical signal and the photocurrent of the MPD exceeds 0.3 mA, and the dark current can be as low as 25 nA with a reverse bias of -1.7 V.
- semiconductor laser diode /
- monitoring photo diode /
- isolation region /
- low dark current

[1]	Kim D C, Kown O K, Kim H S, et al. Experimental comparison between front-side and rear-side signal-monitoring in RSOA transistor outline can modules with monitor-photo diode and thermo electric cooler[J]. IEEE Photon Technol Lett, 2010, 22(20):1527-1529.
[2]	Wang De, Li Xueqian. Lasted development and applications of semiconductor lasers[J]. Optics and Precision Engineering, 2001, 9(3):279-283. (in Chinese)
[3]	Hai Yina, Zou Yonggang, Tian Kun, et al. Research progress of horizontal cavity surface emitting semiconductor lasers[J]. Chinese Optics, 2017, 10(2):194-206. (in Chinese)
[4]	Wu Guiying. The development of optical communication[J]. Optics and Precision Engineering, 1978(2):65-67. (in Chinese)
[5]	Kobayashi W, Arai M, Yamanaka T, et al. Design and fabrication of 10-/40-Gb/s, uncooled electroabsorption modulator integrated DFB laser with butt-joint structure[J]. J Lightwave Technol, 2010, 28(1):164-171.
[6]	Shinoda K, Makino S, Kitatani T, et al. InGaAlAs-InGaAsP heteromaterial monolithic integration for advanced long-wavelength optoelectronic devices[J]. IEEE Journal of Quantum Electron, 2009, 45(9):1201-1209.
[7]	Takahashi H, Shimamura T, Sugiyama T, et al. High-power 25 Gb/s electroabsorption modulator integrated with a laser diode[J]. IEEE Photon Technol Lett, 2009, 21(10):633-635.
[8]	Yang J, Bhattacharya P, Wu Z. Monolithic integration of InGaAs-GaAs quantum-dot laser and quantum-well electroabsorption modulator on silicon[J]. IEEE Photon Technol Lett, 2007, 19(10):747.
[9]	Hu Yadong, Hu Qiaoyun, Su Bin, et al. Impact of dark current on SWIR polarimetry accuracy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(8):2375-2381. (in Chinese)
[10]	Gong Haime, Liu Dafu. Developments and trend in spaceborne infrared detectors.[J]. Infrared and Laser Engineering, 2008, 37(1):19-24. (in Chinese)
[11]	Matsui T, Sugimoto H, Ohtsuka K, et al. GaInAsAP/InP mass transport laser monolithically intefrated with photo-detector using reactive ion etching[J]. Electron Lett, 1989, 25(15):955-956.
[12]	Dutta N K, Cella T, Zilko J L, et al. Monolithically integrated laser/photo-diode[J]. Electron Lett, 1988, 24(6):355-356.
[13]	Yang Chyida, Lei Pohsun. Lateral power-monitoring photodiode monolithically integrated into 1.3m GaInAsP laser[J]. Solid-State Electronics, 2012, 67(1):63-69.
[14]	Xu Lefei, Liu Dafu, Gong Haimei, et al. Low temperature spectroscopy quantification of integrated dual band chip package[J]. Chinese Optics, 2017, 10(6):744-751. (in Chinese)

[1]	任嘉欣, 李隆, 李昕阳, 杨恒鑫, 纪玉潇, 张春玲. 激光二极管端泵方形Tm:YAG复合晶体的热效应 . 红外与激光工程, 2024, 53(3): 20230717-1-20230717-10. doi: 10.3788/IRLA20230717
[2]	李俊斌, 刘爱民, 蒋志, 杨晋, 杨雯, 孔金丞, 李东升, 李艳辉, 周旭昌. InAs/GaSb超晶格长波红外探测器暗电流特性分析 . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20210399-1-20210399-8. doi: 10.3788/IRLA20210399
[3]	李昕奇, 曲大鹏, 陈晴, 刘天虹, 郑权. 蓝光二极管双端抽运Pr:YLF晶体320 nm紫外激光器（特邀） . 红外与激光工程, 2020, 49(12): 20201070-1-20201070-5. doi: 10.3788/IRLA20201070
[4]	胡海帆, 赵自然, 马旭明, 姜寿禄. GaAs肖特基二极管的250 GHz二次谐波混频器研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 722001-0722001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0722001
[5]	刘全喜, 任钢, 李轶国, 岳通, 王莉, 肖星, 邓翠, 李佳玲. 激光二极管端面抽运梯度浓度掺杂介质激光器热效应的有限元法分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1105004-1105004(11). doi: 10.3788/IRLA201948.1105004
[6]	田遥岭, 何月, 黄昆, 蒋均, 缪丽. 高功率110 GHz平衡式肖特基二极管频率倍频器 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 919002-0919002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0919002
[7]	辛光泽, 陈东启, 蔡毅, 白廷柱, 王岭雪. 提高半导体激光二极管功率密度的光束整形方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 805010-0805010(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0805010
[8]	高志红, 张文喜, 孔新新, 冯其波. 宽发射面激光二极管光束整形系统的光学设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218006-1218006(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1218006
[9]	葛张峰, 余晨辉, 陈鸣, 李林, 许金通. AlGaN日盲紫外雪崩光电探测器暗电流研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 920003-0920003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0920003
[10]	訾慧, 薛正群, 王凌华, 林中晞, 苏辉. 1 550 nm宽光谱超辐射发光二极管的研制 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 420001-0420001(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0420001
[11]	田遥岭, 蒋均, 黄昆, 缪丽, 陆彬, 邓贤进. 0.34 THz肖特基二极管高速OOK信号直接检波器 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 822001-0822001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0822001
[12]	何月, 蒋均, 陆彬, 陈鹏, 黄昆, 黄维. 高效170 GHz平衡式肖特基二极管倍频器 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 120003-0120003(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0120003
[13]	蒙裴贝, 史文宗, 颜凡江, 李旭. 谐振腔失谐对二极管泵浦Nd：YAG激光器性能的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(6): 605001-0605001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0605001
[14]	石柱, 代千, 宋海智, 谢和平, 覃文治, 邓杰, 柯尊贵, 孔繁林. 低暗计数率InGaAsP/InP单光子雪崩二极管 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1220001-1220001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1220001
[15]	赵国芬, 赵毅强, 赵公元, 张志恒, 郭肇敏. 二极管型非制冷红外探测器的前端电路设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 104001-0104001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0104001
[16]	李平, 李淘, 邓双燕, 李雪, 邵秀梅, 唐恒敬, 龚海梅. 不同退火处理的台面型In_0.83Ga_0.17As pin光电二极管暗电流分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 520002-0520002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0520002
[17]	纪亚飞, 罗达新, 赵柏秦. 带驱动级的环氧封装脉冲激光二极管 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 178-182.
[18]	安宁, 刘国军, 李占国, 李辉, 席文星, 魏志鹏, 马晓辉. 2 μm半导体激光器有源区量子阱数的优化设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 1969-1974.
[19]	缪丽, 黄维, 蒋均, 郭桂美. 基于肖特基变容二极管的0.17 THz 二倍频器研制 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 947-950.
[20]	祖秋艳, 王玮冰, 黄卓磊, 何鑫, 陈大鹏. 二极管非制冷红外探测器及其读出电路设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1680-1684.

WeChat

点击查看大图

计量

文章访问数: 508
HTML全文浏览量: 111
PDF下载量: 36
被引次数: 0

单片集成的低暗电流1.3 μm激光二极管和探测器芯片

doi: 10.3788/IRLA201847.1220003

1. 中国科学院福建物质结构研究所,福建福州 350000;

2. 中国科学院大学,北京 100049

作者简介:
丘文夫(1992-),硕士生,主要从事半导体光电子集成方面的研究。Email:qiuwenfu15@mails.ucas.ac.cn

收稿日期: 2018-07-10
修回日期: 2018-08-28
刊出日期: 2018-12-25

基金项目:

国家863计划（2013AA014202）

中图分类号: TN214

关键词:

摘要: 为了在单片上实现半导体激光二极管与探测器的集成，开展了外延材料生长及结构工艺的设计研究。通过刻蚀工艺引入隔离区的方法制备了集成背光探测器的1.3m InGaAsP/InP半导体激光二极管芯片。管芯的光电性能测试显示，激光二极管具有较低的阈值电流17.62 mA，较高的斜率效率0.13 mW/mA，输出功率可达11 mW；在-0.7 V的反向偏压下，探测器区域对光信号具有良好的线性响应，MPD的光电流超过0.3 mA，在-1.7 V的反向偏压下，暗电流可低至25 nA。

English Abstract

全文HTML

参考文献 (14)

/

下载: 全尺寸图片幻灯片

分享

用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

返回