Физика и техника полупроводников
Вышедшие номера
Высокоскоростные одномодовые вертикально-излучающие лазеры спектрального диапазона 1550 нм
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, 2019-1442
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Приоритет 2030
Блохин С.А. 1, Бабичев А.В. 2, Карачинский Л.Я. 2, Новиков И.И. 2, Блохин А.А. 1, Бобров М.А. 1, Кузьменков А.Г. 1, Малеев Н.А. 1, Андрюшкин В.В. 2, Бугров В.Е. 2, Гладышев А.Г. 3, Денисов Д.В. 4, Воропаев К.О.5, Жумаева И.О.5, Устинов В.М. 6, Li H.7, Tian S.С.8,9, Han S.Y.8,9, Сапунов Г.А.8,9, Егоров А.Ю. 3,10, Bimberg D.8,9
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
3ООО "Коннектор Оптикс", Санкт-Петербург, Россия
4Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
5АО «ОКБ-Планета», Великий Новгород, Россия
6Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
7College of Mathematical and Physical Sciences, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao, China
8Bimberg Chinese-German Center for Green Photonics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics
9Center of Nanophotonics, Institute of Solid State Physics, Technische Universitat Berlin, Berlin, Germany
10Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет имени Ж.И. Алфёрова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
Email: blokh@mail.ioffe.ru, a.babichev@mail.ioffe.ru, leonid.karachinsky@connector-optics.com, Innokenty.Novikov@connector-optics.com, bloalex91@yandex.ru, bobrov.mikh@gmail.com, kuzmenkov@mail.ioffe.ru, Maleev@beam.ioffe.ru, vvandriushkin@itmo.ru, vladislav.bougrov@niuitmo.ru, andrey.gladyshev@connector-optics.com, dmitry.denisov@connector-optics.com, voropaevko@okbplaneta.ru, ZhumaevaIO@okbplaneta.ru, vmust@beam.ioffe.ru, lilinlu88@163.com, tiansicong@ciomp.ac.cn, hansaiyi@163.com, sapunovgeorgiy@gmail.com, anton@beam.ioffe.ru, bimberg@physik.tu-berlin.de
Поступила в редакцию: 17 мая 2022 г.
В окончательной редакции: 16 июня 2022 г.
Принята к печати: 16 июня 2022 г.
Выставление онлайн: 17 июля 2022 г.

Представлены результаты комплексных исследований статических и динамических характеристик вертикально-излучающих лазеров спектрального диапазона 1550 нм, созданных по технологии спекания пластины оптического резонатора InAlGaAs/InP с пластинами распределенных отражателей AlGaAs/GaAs, выращенных методом молекулярно-пучковой эпитаксии. Лазеры с диаметром мезы заращенного туннельного перехода менее 7 мкм продемонстрировали одномодовую лазерную генерацию с фактором подавления боковых мод более 40 дБ, однако при размерах мезы менее 5 мкм наблюдается резкое увеличение порогового тока, обусловленное возникновением насыщающегося поглотителя из-за проникновения поля фундаментальной моды в непрокачиваемые области активной области. Максимальные выходная оптическая мощность в одномодовом режиме генерации и эффективная частота модуляции по уровню спада сигнала на -3 дБ достигали значений 4.5 мВт и 8 ГГц соответственно при 20oС. Максимальная скорость передачи данных при 20oC в режиме прямой токовой модуляции при кодировании по амплитудному формату без возвращения к нулю составила 23 Гбит/с для короткой линии связи на основе одномодового волокна SMF-28. По мере увеличения протяженности оптической линии связи до 2000 м предельная скорость передачи данных падала и составляла 18 Гб/с. Выявлены и обсуждаются основные факторы, влияющие на быстродействие и дальность передачи данных, и предложены дальнейшие пути их преодоления. Ключевые слова: вертикально-излучающий лазер, спекание пластин, молекулярно-пучковая эпитаксия, одномодовый режим, быстродействие.
  1. VCSEL Industry: Communication and Sensing, The ComSoc Guides to Communications Technologies, ed. by B.D. Padullaparthi, J. Tatum, K. Iga (Wiley-IEEE Press, Piscataway, N. J., USA, 2022). ISBN: 978-1-119-78221-6
  2. L. Zhang, J. Chen, E. Agrell, R. Lin, L. Wosinska. J. Lightwave Technol., 38 (1), 18 (2020). DOI: 10.1109/JLT.2019.2941765
  3. A. Larsson, P. Westbergh, J.S. Gustavsson, E. Haglund, E.P. Haglund. In: Proc. SPIE OPTO (San Francisco, CA, USA, Mar. 2015) v. 9381, p. 93810D-1. DOI: 10.1117/12.2082614
  4. L. Zhang, J. Van Kerrebrouck, R. Lin, X. Pang, A. Udalcovs, O. Ozolins, S. Spiga, M.-C. Amann, G. Van Steenberge, L. Gan, M. Tang, S. Fu, R. Schatz, S. Popov, D. Liu, W. Tong, S. Xiao, G. Torfs, J. Chen, J. Bauwelinck, X. Yin. J. Lightwave Technol., 37 (2), 380 (2019). DOI: 10.1109/JLT.2018.2851746
  5. M.-R. Park, O.-K. Kwon, W.-S. Han, K.-H. Lee, S.-J. Park, B.-S. Yoo. IEEE Phot. Technol. Lett., 18 (16), 1717 (2006). DOI: 10.1109/LPT.2006.879940
  6. W. Hofmann, M. Muller, A. Nadtochiy, C. Meltzer, A. Mutig, G. Bohm, J. Rosskopf, D. Bimberg, M.-C. Amann, C. Chang-Hasnain. Opt. Express, 17 (20), 17547 (2009). DOI: 10.1364/OE.17.017547
  7. W. Hofmann. IEEE Photonics J., 2 (5), 802 (2010). DOI: 10.1109/JPHOT.2010.2055554
  8. S. Spiga, W. Soenen, A. Andrejew, D.M. Schoke, X. Yin, J. Bauwelinck, G. Boehm, M.-C. Amann. J. Lightwave Technol., 35 (4), 727 (2017). DOI: 10.1109/JLT.2016.2597870
  9. S. Spiga, D. Schoke, A. Andrejew, G. Boehm, M.-C. Amann. J. Lightwave Technol., 35 (15), 3130 (2017). DOI: 10.1109/jlt.2017.2660444
  10. A. Caliman, A. Mereuta, G. Suruceanu, V. Iakovlev, A. Sirbu, E. Kapon. Opt. Express, 19 (18), 16996 (2011). DOI: 10.1364/OE.19.016996
  11. A.V. Babichev, L.Y. Karachinsky, I.I. Novikov, A.G. Gladyshev, S.A. Blokhin, S. Mikhailov, V. Iakovlev, A. Sirbu, G. Stepniak, L. Chorchos, J.P. Turkiewicz, K.O. Voropaev, A.S. Ionov, M. Agustin, N.N. Ledentsov, A.Y. Egorov. IEEE J. Quant. Electron., 53 (6), 1 (2017). DOI: 10.1109/JQE.2017.2752700
  12. T. Grundl, P. Debernardi, M. Muller, C. Grasse, P. Ebert, K. Geiger, M. Ortsiefer, G. Bohm, R. Meyer, M.-C. Amann. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 19 (4), 1700913. DOI: 10.1109/JSTQE.2013.2244572
  13. A. Sirbu, G. Suruceanu, V. Iakovlev, A. Mereuta, Z. Mickovic, A. Caliman, E. Kapon. IEEE Phot. Technol. Lett., 25 (16), 1555 (2013). DOI: 10.1109/LPT.2013.2271041
  14. D. Ellafi, V. Iakovlev, A. Sirbu, G. Suruceanu, Z. Mickovic, A. Caliman, A. Mereuta, E. Kapon. Opt. Express, 22 (26), 32180 (2014). DOI: 10.1364/OE.22.032180
  15. Е.С. Колодезный, С.С. Рочас, А.С. Курочкин, А.В. Бабичев, И.И. Новиков, А.Г. Гладышев, Л.Я. Карачинский, Д.В. Денисов, Ю.К. Бобрецова, А.А. Климов, С.А. Блохин, К.O. Воропаев, А.С. Ионов. Опт. и спектр., 125 (2), 229 (2018). [E.S. Kolodeznyi, S.S. Rochas, A.S. Kurochkin, A.V. Babichev, I.I. Novikov, A.G. Gladyshev, L.Ya. Karachinskii, D.V. Denisov, Yu.K. Bobretsova, A.A. Klimov, S.A. Blokhin, K.O. Voropaev, A.S. Ionov. Opt. Spectr., 125, 238 (2018)]. DOI: 10.1134/S0030400X18080143]
  16. C.A. Wang, B. Schwarz, D.F. Siriani, L.J. Missaggia, M.K. Connors, T.S. Mansuripur, D.R. Calawa, D. Mc Nulty, M. Nickerson, J.P. Donnelly, K. Creedon, F. Capasso. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 23 (6), Art no. 1200413 (2017). DOI: 10.1109/JSTQE.2017.2677899
  17. С.А.Блохин, М.А.Бобров, Н.А. Малеев, А.А.Блохин, А.Г. Кузьменков, А.П. Васильев, С.С. Рочас, А.Г. Гладышев, А.В. Бабичев, И.И. Новиков, Л.Я. Карачинский, Д.В. Денисов, К.O. Воропаев, А.С. Ионов, А.Ю. Егоров, В.М. Устинов. Письма ЖТФ, 46 (17), 21 (2020). [S.A. Blokhin, M.A. Bobrov, N.A. Maleev, A.A. Blokhin, A.G. Kuz'menkov, A.P. Vasil'ev, S.S. Rochas, A.G. Gladyshev, A.V. Babichev, I.I. Novikov, L.Ya. Karachinsky, D.V. Denisov, K.O. Voropaev, A.S. Ionov, A.Yu. Egorov, V.M. Ustinov. Techn. Phys. Lett., 46 (17), 854 (2020). DOI: 10.1134/S1063785020090023]
  18. S.A. Blokhin, A.V. Babichev, A.G. Gladyshev, L.Ya. Karachinsky, I.I. Novikov, A.A. Blokhin, S.S. Rochas, D.V. Denisov, K.O. Voropaev, A.S. Ionov, N.N. Ledentsov, A.Yu. Egorov. Electron. Lett., 57 (18), 697 (2021). DOI: 10.1049/ell2.12232
  19. S.A. Blokhin, A.V. Babichev, A.G. Gladyshev, L.Ya. Karachinsky, I.I. Novikov, A.A. Blokhin, M.A. Bobrov, N.A. Maleev, V.V. Andryushkin, D.V. Denisov, K.O. Voropaev, I.O. Zhumaeva, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, N.N. Ledentsov. IEEE J. Quant. Electron., 58 (2), Art N 2400115 (2022). DOI: 10.1109/JQE.2022.3141418
  20. С.А. Блохин, В.Н. Неведомский, М.А.Бобров, Н.А. Малеев, А.А.Блохин, А.Г. Кузьменков, А.П. Васильев, С.С. Рочас, А.В. Бабичев, А.Г. Гладышев, И.И. Новиков, Л.Я. Карачинский, Д.В. Денисов, К.O. Воропаев, А.С. Ионов, А.Ю. Егоров, В.М. Устинов. ФТП, 54 (10), 1088 (2020). [S.A. Blokhin, V.N. Nevedomsky, M.A. Bobrov, N.A. Maleev, A.A. Blokhin, A.G. Kuzmenkov, A.P. Vasyl'ev, S.S. Rohas, A.V. Babichev, A.G. Gladyshev, I.I. Novikov, L.Ya. Karachinsky, D.V. Denisov, K.O. Voropaev, A.S. Ionov, A.Yu. Egorov, V.M. Ustinov. Semiconductors, 54 (10), 1276 (2020). DOI: 10.1134/S1063782620100048]
  21. M. Ortsiefer, R. Shau, G. Bohm, F. Kohler. M.-C. Amann. Appl. Phys. Lett., 76 (16), 2179 (2000). DOI: 10.1063/1.126290
  22. С.А. Блохин, М.А. Бобров, А.А. Блохин, Н.А. Малеев, А.Г. Кузьменков, А.П. Васильев, С.С. Рочас, А.В. Бабичев, И.И. Новиков, Л.Я. Карачинский, А.Г. Гладышев, Д.В. Денисов, К.O. Воропаев, А.Ю. Егоров, В.М. Устинов. Письма ЖТФ, 47 (22), 3 (2021)
  23. K.O. Voropaev, B.I. Seleznev, A.Yu. Prokhorov, A.S. Ionov, S.A. Blokhin. J. Phys.: Conf. Ser., 1658, 012069 (2020). DOI: 10.1088/1742-6596/1658/1/012069
  24. J. Bengtsson, J. Gustavsson, Angstrem. Haglund, A. Larsson, A. Bachmann, K. Kashani-Shirazi, V.-C. Amann. Opt. Express, 16 (25), 20789 (2008). DOI: 10.1364/OE.16.020789
  25. С.А.Блохин, М.А. Бобров, А.А. Блохин, А.Г. Кузьменков, А.П. Васильев, Н.А. Малеев, С.С. Рочас, А.Г. Гладышев, А.В. Бабичев, И.И. Новиков, Л.Я. Карачинский, Д.В. Денисов, К.O. Воропаев, А.С. Ионов, А.Ю. Егоров, В.М. Устинов. Письма ЖТФ 46 (24), 49 (2020)
  26. V.V. Lysak, K.S. Chang, Y.T. Lee. Appl. Phys. Lett., 87 (23), Art. N 231118 (2003). DOI: 10.1063/1.2140886
  27. VCSELs: Fundamentals, Technology and Applications of Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers. Springer Series in Optical Sciences, ed. by R. Michalzik (Springer, Berlin-Heidelberg, 2013). DOI: 10.1007/978-3-642-24986-0

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.