Fabrication and Characterisation of Optical Semiconductor Components

Lotte Jin Christiansen

Research output: Book/ReportPh.D. thesisResearch

Abstract

Formålet med projektet har været at fremstille en ny og simpel halvleder komponent til regenerering af optiske telekommunikations signaler. Mange af de hidtil mest brugte komponenter til dette formål er såkaldte interferometre, som kan være meget svære at fremstille rent procesteknisk, samtidig med at de kræver en ekstra lyskilde. Den nye type komponent, fremstillet i løbet af dette projekt benytter en simpel bølgelederstruktur, bestående af skiftevis forstærker og absorber sektioner. Denne type komponent er simplere at fremstille og kræver ingen ekstra lyskilde. Fælles for alle regeneratorer er kravet om en ulineær overføringsfunktion med en stejl tærskelværdi hvorunder støjen undertrykkes og hvorover signalet forstærkes. En sådan overføringsfunktion opnås ved brug af den mætbare absorption i absorberen kombineret med mætningen af forstærkningen i forstærkeren. Ved at sætte flere af sådanne komponenter i serie forstærkes ulineariteten. Det aktive materiale i komponenterne er kvantebrønde dyrket ved brug af MOVPE i InP/InGaAsP materialesystemet. Med det formål at fremstille strukturer hvor forstærkeren og absorberen er optimeret individuelt, er forstærkere med 5 kvantebrønde blevet monolitisk integreret med absorbere med 15 kvantebrønde ved hjælp af tre dyrkningstrin. Komponenter bestående udelukkende af 5 kvantebrønds materiale er også blevet fremstillet. Begge komponenttyper viser de ønskede ulineære overføringsfunktioner med meget høje udslukningsgrader, forstærkninger af signalet samt stejle tærskelværdier. 5 kvantebrøndskomponenterne har en meget bred optisk båndbredde på op til 50 nm. Derudover kan tærskelværdien justeres ved en simpel ændring af spændingen der påtrykkes absorber sektionerne. Målingerne er blevet sammenholdt med en teoretisk model af komponenten og viser god overensstemmelse, hvilket har bidraget til en grundig forståelse af hvordan komponenternes ulinearitet optimeres. Herudover, er der også blevet målt forbedringer af både udslukningsgrad og modtagerfølsomhed for et 10 Gb/s NRZ signal. Princippet bag komponenterne er således blevet påvist at virke, og især statiske overføringsfunktioner med mere en 60 dB udslukningsgrad er meget overbevisende. For at nå til højere hastigheder, må nye og optimerede integrerede komponenter designes og fremstilles. Der kan både forbedres på designet af kvantebrøndstrukturerne samt fremstillingsprocessen, herunder både dyrkning og processering.
Original languageEnglish
Place of PublicationKgs. Lyngby
PublisherTechnical University of Denmark
Publication statusPublished - Jun 2006

Cite this

Christiansen, L. J. (2006). Fabrication and Characterisation of Optical Semiconductor Components. Kgs. Lyngby: Technical University of Denmark.