"Письма в журнал технической физики"
Издателям
Вышедшие номера
Высокоскоростные полупроводниковые вертикально-излучающие лазеры для оптических систем передачи данных (Обзор)
Блохин С.А. 1, Малеев Н.А. 1,2, Бобров М.А. 1, Кузьменков А.Г. 1,3, Сахаров А.В. 1, Устинов В.М. 1,3,4
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ", Санкт-Петербург, Россия
3Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур РАН, Санкт-Петербург, Россия
4Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
Email: blokh@mail.ioffe.ru, Maleev@beam.ioffe.ru, bobrov.mikh@gmail.com, kuzmenkov@mail.ioffe.ru, val.beam@mail.ioffe.ru, vmust@beam.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 27 сентября 2017 г.
Выставление онлайн: 20 декабря 2017 г.

Рассмотрены основные проблемы обеспечения высокого быстродействия полупроводниковых лазеров с вертикальным микрорезонатором (так называемых вертикально-излучающих лазеров) при амплитудной модуляции и способы их решения. Обсуждается влияние внутренних свойств излучающей активной области и электрических паразитных элементов эквивалентной схемы лазеров. Представлен обзор подходов, которые приводят к увеличению паразитной частоты отсечки, повышению дифференциального усиления активной области, возможности управления модовым составом излучения и временем жизни фотонов в оптическом микрорезонаторе, снижению влияния тепловых эффектов. Достигнутый уровень частот эффективной модуляции ~ 30 GHz близок к предельно достижимому для классической схемы прямой токовой модуляции, что определяет необходимость внедрения многоуровневых форматов модуляции для дальнейшего увеличения информационной емкости оптических каналов на основе вертикально-излучающих лазеров. DOI: 10.21883/PJTF.2018.01.45428.17057
  • VCSELs: fundamentals, technology and applications of vertical-cavity surface-emitting Lasers / Ed. R. Berlin: Michalzik. Springer-Verlag, 2013. 560 p
  • Soda H., Iga K., Kitahara C. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 1979. V. 18. N 12. P. 2329
  • Guenter J.K., Hawthorne R.A., Granville D.N. et al. // Proc. SPIE. 1996. V. 2683. P. 102
  • Kuchta D.M., Pepeljugoski P., Kwark Y. // Proc. of LEOS Summer Topical Meeting. IEEE, 2001. P. 49
  • Suzuki N., Hatakeyama H., Fukatsu K. et al. // Proc. Optical Fiber Communications Conf. Anaheim, USA, 2006. P. OFA4
  • Yashiki K., Suzuki N., Fukatsu K. et al. // Proc. Optical Fiber Communications Conf. Anaheim, USA, 2007. P. OMKI
  • Chang Y.-C., Wang C.S., Coldren L.A. // Electron. Lett. 2007. V. 43. Iss. (19). P. 1022
  • Anan T., Suzuki N., Yashiki K. et al. // Proc. Int. Symp. on VCSELs and integrated photonics. Tokyo, Japan. 2007. P. E3
  • Westbergh P., Gustavsson J.S., Haglund A. et al. // Electron. Lett. 2008. V. 44. Iss. 15. P. 907
  • Johnson R., Kuchta D. // Proc. Conf. on lasers and electro-Optics. San Jose, USA, 2008. P. CMW2
  • Westbergh P., Gustavsson J.S., Haglund A. et al. // Electron. Lett. 2009. V. 45. Iss. 7. P. 366
  • Blokhin S.A., Lott J.A., Mutig A. et al. // Electron. Lett. 2009. V. 45. Iss. 10. P. 501
  • Westbergh P., Gustavsson J.S., Kogel B. et al. // Proc. SPIE. 2011. V. 7952. P. 79520K
  • Hofmann W., Moser P., Wolf P. et al. // Proc. Optical Fiber Communications Conf. Los Angeles, USA, 2011. P. PDPC5
  • Westbergh P., Safaisini R., Haglund E. et al. // IEEE Photon. Technol. Lett. 2013. V. 25. Iss. 8. P. 768
  • Westbergh P., Haglund E.P., Haglund E. et al. // Electron. Lett. 2013. V. 49. Iss. 16. P. 1021
  • Tucker R.S. // IEEE J. Lightwave Technol. 1985. V. 3. Iss. 6. P. 1180
  • Coldren L.A., Corzine S.W. Diode lasers and photonic integrated circuits. N.Y.: Wiley, 1995. 624 p
  • Agraval G.P. Fiber optic communication systems. N.Y.: John Wiley and Sons Inc., 1997. 576 p
  • Dutta A.K., Kosaka H., Kurihara K. et al. // IEEE J. Lightwave Technol. 1998. V. 16. Iss. 5. P. 870
  • Lau K.Y., Yariv A. // IEEE J. Quantum Electron. 1985. V. 21. Iss. 2. P. 121
  • Al-Omari A.N., Lear K.L. // IEEE Photon. Technol. Lett. 2004. V. 16. Iss. 4. P. 969
  • Al-Omari A.N., Lear K.L. // IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2005. V. 12. Iss. 6. P. 1151
  • Kojima K., Morgan R.A., Mullally T. et al. // Electron. Lett. 1993. V. 29. Iss. 20. P. 1771
  • Reiner G., Zeeb E., Moller B. et al. // IEEE Photon. Technol. Lett. 1995. V. 7. Iss. 7. P. 730
  • Schubert E.F., Tu L.W., Zydzik G.J. et al. // Appl. Phys. Lett. 1992. V. 60. Iss. 4. P. 466
  • Lear K.L., Schneider R.P. // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 68. Iss. 5. P. 29
  • Peters M.G., Thibeault B.J., Young D.B. et al. // Appl. Phys. Lett. 1993. V. 63. Iss. 25. P. 3411
  • Newman P.G., Pamulapati J., Shen H. et al. // J. Vac. Sci. Technol. B. 2000. V. 18. Iss. 3. P. 1619
  • Strologas J., Hess K. // IEEE Trans. Electron Devices. 2004. V. 51. Iss. 3. P. 506
  • Hegblom E.R., Babic D.I., Thibeault B.J. et al. // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 68. Iss. 13. P. 1757
  • Chang Y.-C., Coldren L.A. // IEEE J. Selected Quantum Electron. 2009. V. 15. Iss. 3. P. 704
  • Надточий А.М., Блохин С.А., Кузьменков А.Г. и др. // Письма в ЖТФ. 2012. Т. 38. В. 3. С. 10
  • Hawkins B.M., Hawthorne III R.A., Guenter J.K. et al. // Proc. IEEE 52nd Electronic Components and Technology Conf. IEEE, 2002. P. 540
  • Azuchi M., Jikutani N., Arai M. et al. // Proc. Conf. on lasers and electro-optics. Baltimore, USA, 2003. V. 1. P. 163
  • Ou Y., Gustavsson J.S., Westbergh P. et al. // IEEE Photon. Technol. Lett. 2009. V. 21. Iss. 24. P. 1840
  • Larsson A., Westbergh P., Gustavsson J. et al. // Semicond. Sci. Technol. 2011. N 1. V. 26. P. 014017
  • Lear K.L., Hietala V.M., Hou H.Q. et al. // Advances in vertical cavity surface emitting lasers. OSA trends in optics and photonics series. 1997. V. 15. P. 69
  • Lear K.L., Al-Omari A.N. // Proc. SPIE. 2007. V. 6484. P. 64840J
  • Corzine S.W., Yan R.H., Coldren L.A. // Appl. Phys. Lett. 1990. V. 57. Iss. 36. P. 2835
  • Suemune I. // IEEE J. Quantum Electron. 1991. V. 27. Iss. 5. P. 1149
  • Lester L.F., Offsey S.D., Ridley B.K. et al. // Appl. Phys. Lett. 1991. V. 59. Iss. 10. P. 1162
  • Ralston J.D., Weisser S., Esquivias I. et al. // IEEE J. Quantum Electron. 1993. V. 29. Iss. 6. P. 1648
  • Mutig A., Lott J.A., Blokhin S.A. et al. // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 97. Iss. 15. P. 151101
  • Healy S.B., O'Reilly E.P., Gustavsson J.S. et al. // IEEE J. Quantum Electron. 2010. V. 46. Iss. 4. P. 504
  • Westbergh P., Gustavsson J., Haglund Angstrem. et al. // IEEE J. Selected Topics Quantum Electron. 2009. V. 15. Iss. 3. P. 694
  • Arakawa Y., Yariv A. // IEEE J. Quantum Electron. 1986. V. 22. Iss. 9. P. 1887
  • Uomi K. // Jpn. J. Appl. Phys. 1990. V. 29. N 1. P. 81
  • Uomi K., Mishima T., Chinone N. // Jpn. J. Appl. Phys. 1990. V. 29. N 1. P. 88
  • Takahashi T., Nishioka M., Arakawa Y. // Appl. Phys. Lett. 1991. V. 58. Iss. 1. P. 4
  • Zheng Y., Lin C.-H., Barve A.V. et al. // IEEE Photonics Conf. (IPC 2012). IEEE, 2012. P. 131
  • Chi K.-L., Hsieh D.-H., Yen J.-L. et al. // IEEE J. Quantum Electron. 2016. V. 52. Iss. 11. P. 2400607
  • Grundmann M., Bimberg D. // Phys. Status Solidi A. 1997. V. 164. Iss. 1. P. 297
  • Жуков А.Е., Максимов М.В., Ковш А.Р. // ФТП. 2012. Т. 46. В. 10. С. 1249
  • Леденцов Н.Н., Устинов В.М., Щукин В.А. и др. // ФТП. 1998. Т. 32. В. 4. С. 385
  • Su H., Lester L.F. // J. Phys. D. 2005. V. 38. N 13. P. 2112
  • Tong C.Z., Xu D.W., Yoon S.F. et al. // 2nd IEEE Int. Conf. on broadband network \& multimedia technology (IC-BNMT '09). IEEE, 2009. P. 906
  • Xu D.W., Yoon S.F., Ding Y. et al. // IEEE Photon. Technol. Lett. 2011. V. 23. Iss. 2. P. 91
  • Ding Y., Fan W.J., Xu D.W. et al. // J. Phys. D. 2009. V. 42. N 8. P. 085117
  • Dery H., Eisenstein G. // IEEE J. Quantum Electron. 2005. V. 41. Iss. 1. P. 26
  • Matthews D.R., Summers H.D., Smowton P.M. et al. // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 81. Iss. 26. P. 4904
  • Belousov M.V., Ledentsov N.N., Maximov M.V. et al. // Phys. Rev. B. 1995. V. 51. Iss. 20. P. 14346
  • Mutig A., Fiol G., Moser P. et al. // Electron. Lett. 2008. V. 44. Iss. 22. P. 1345
  • Mutig А., Lott J.A., Blokhin S.A. et al. // IEEE J. Selected Topics Quantum Electron. 2011. V. 17. Iss. 6. P. 1568
  • Надточий А.М., Блохин С.А., Мутиг А. и др. // ФТП. 2011. Т. 45. B. 5. С. 688
  • Wolf P., Moser P., Larisch G. et al. // IEEE J. Selected Topics Quantum Electron. 2013. V. 19. Iss. 4. P. 1701207
  • Tatum J. // Broadband Communications for the Internet Era Symp. Digest. IEEE, 2001. P. 58
  • Mutig A., Fiol G., Potschke K. et al. // IEEE J. Selected Topics Quantum Electron. 2009. V. 15. Iss. 3. P. 679
  • Torre M.S., Ranea-Sandoval H.F. // IEEE J. Quantum Electron. 2000. V. 36. Iss. 1. P. 112
  • Blokhin S.A., Bobrov M.A., Maleev N.A. et al. // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 105. Iss. 6. P. 061104
  • Blokhin S.A., Lott J.A., Ledentsov N.N. et al. // Proc. SPIE. 2011. V. 8308. P. 830819
  • Mutig A., Lott J.A., Blokhin S.A. et al. // Proc. SPIE. 2011. V. 7952. P. 79520H
  • Karachinsky L.Ya., Blokhin S.A., Novikov I.I. et al. // Semicond. Sci. Technol. 2013. V. 28. N 6. P. 065010
  • Lott J.A., Payusov A.S., Blokhin S.A. et al. // Phys. Status Solidi. C. 2012. V. 9. Iss. 2. P. 290
  • Moser P., Lott J.A., Bimberg D. // IEEE J. Selected Topics Quantum Electron. 2013. V. 19. Iss. 4. P. 1702212
  • Li H., Wolf P., Moser P. et al. // IEEE J. Selected Topics Quantum Electron. 2015. V. 21. Iss 6. P. 1700409
  • Haglund E., Westbergh P., Gustavsson J.S. et al. // Electron. Lett. 2015. V. 51. Iss. 14. P. 1096
  • Shi J.-W., Chen C.-C., Wu Y.-S. et al. // IEEE J. Quantum Electron. 2009. V. 45. Iss. 7. P. 800
  • Tan M.P., Fryslie S.T.M., Lott J.A. et al. // IEEE Photon. Technol. Lett. 2013. V. 25. Iss. 18. P. 1823
  • Tan M., Kasten A.M., Sulkin J.D. et al. // IEEE J. Selected Topics Quantum Electron. 2013. V. 19. Iss. 4. P. 4900107
  • Haglund Angstrem., Gustavsson J.S., Vukusic J. et al. // IEEE Photon. Technol. Lett. 2004. V. 16. Iss. 2. P. 368
  • Gustavsson J.S., Haglund Angstrem., Bengtsson J. et al. // IEEE J. Quantum Electron. 2004. V. 40. Iss. 6. P. 607
  • Safaisini R., Haglund E., Westbergh P. et al. // Electron. Lett. 2014. V. 50. Iss. 1. P. 40
  • Haglund E., Haglund A., Westbergh P. et al. // Electron. Lett. 2012. V. 48. Iss. 9. P. 517
  • Westbergh P., Gustavsson J.S., Kogel B. et al. // Electron. Lett. 2010. V. 46. Iss. 13. P. 938
  • Westbergh P., Gustavsson J.S., Kogel B. et al. // IEEE J. Selected Topics Quantum Electron. 2011. V. 17. Iss. 6. P. 1603
  • Бобров М.А., Блохин С.А., Кузьменков А.Г. и др. // ФТП. 2014. Т. 48. В. 12. С. 1697
  • Haglund E.P., Westbergh P., Gustavsson J.S. et al. // IEEE J. Lightwave Technol. 2015. V. 33. Iss. 4. P. 795
  • Wang J., Ji C., Soderstrom D., Jian T. et al. // Proc. SPIE. 2011. V. 7952. P. 795205
  • Osinski M., Nakwaski W. // Int. J. High Speed Electron. Syst. 1994. V. 5. P. 667
  • Baveja P.P., Kogel B., Westbergh P. et al. // Opt. Express. 2011. V. 19. Iss. 16. P. 15490
  • Chang Y.-A., Ko T.-S., Chen J.-R. et al. // Semicond. Sci. Technol. 2006. V. 21. N 10. P. 1488
  • Shi J.-W., Yan J.-C., Wun J.-M. et al. // IEEE J. Selected Topics Quantum Electron. 2013. V. 19. Iss. 2. P. 7900208
  • Shi J.-W., Wei C.-C., Chen J. et al. // Proc. SPIE. 2017. V. 10122. P. 101220F
  • Piprek J., Troger T., Schroter B. et al. // IEEE Photon. Technol. Lett. 1998. V. 10. Iss. 1. P. 81
  • Moser P., Wolf P., Mutig A. et al. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 100. Iss. 8. P. 081103
  • Takaki K., Imai S., Kamiya S. et al. // Proc. SPIE. 2011. V. 7952. P. 795204
  • Wipiejewski T., Young D.B., Peters M.G. et al. // Electron. Lett. 1995. V. 31. Iss. 4. P. 279
  • Al-Omari A.N., Carey G.P., Hallstein S. et al. // IEEE Photon. Technol. Lett. 2006. V. 18. Iss. 11. P. 1225
  • Liu Y., Ng W.-C., Oyafuso F. et al. // IEE Proc. Optoelectron. 2002. V. 149. Iss. 4. P. 182
  • Mutig A., Bimberg D. // Adv. Opt. Technol. 2011. V. 2011. P. 290508
  • Moser P., Lott J.A., Wolf P. et al. // Electron. Lett. 2014. V. 50. Iss. 19. P. 1369
  • Westbergh P., Safaisini R., Haglund E. et al. // Electron. Lett. 2012. V. 48. Iss. 18. P. 1145
  • Haglund E., Westbergh P., Gustavsson J.S. et al. // IEEE J. Lightwave Technol. 2016. V. 34. Iss. 2. P. 269
  • Kasukawa A., Kawakita Y. // IEEE Photonics Conf. (IPC 2015). IEEE, 2015. P. 585
  • Kuchta D.M., Rylyakov A.V., Doany F.E. et al. // IEEE Photon. Technol. Lett. 2015. V. 27. Iss. 6. P. 577
  • Ledentsov N.N., Ledentsov N., Jr., Agustin M. et al. // Nanophotonics. 2017. V. 6. Iss. 5. P. 813.
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.