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长波长可调谐WDM解复用光接收集成器件及其关键制备工艺的研究

2020-11-23阅读(603)

长波长可调谐WDM解复用光接收集成器件及其关键制备工艺的研究

论文摘要

目前，随着波分复用技术和全光网的发展，研制既具有波长选择能力、窄光谱响应线宽、高速响应和高灵敏度，又能够实现探测波长大范围调谐的新型长波长集成解复用接收器件已成为当今光电子集成器件领域的一个新热点。 本论文围绕任晓敏教授任首席科学家的973计划项目（No：2003CB314900）以及课题组所承担的国家863重大基金项目（No：2003AA31g050、2003AA312020）、国家自然科学基金重大项目（No：90201035）、国家自然科学基金重大研究计划项目（No：90104003）和国家自然科学基金资助项目（No：60576018）展开的。针对光电子集成中的关键制备工艺、基于特殊功能微结构的新型WDM集成解复用接收器件的研制等开展了大量研究工作，并已取得以下主要研究成果： 1．发明了一种基于硫化物表面处理的GaAs／InP低温晶片键合技术，并首次成功实现了GaAs／InP基晶片间简单、无毒性的低温（360℃）键合。键合强度达到了MPa级，超过晶片本身的断裂强度，X射线衍射（XRD）和光荧光谱（PL）分析表明键合后晶体质量保持完好，二次离子质谱（SIMS）分析表明键合界面存在约29nm厚的硫化物层，X光电子能谱（XPS）测试表明高的键合强度是因为在晶片界面存在稳定的S-Ga和S-In键。该研究成果已申请了一项新的发明专利。 2．利用上述低温晶片键合的工艺流程，成功实现了GaAs基F-P腔滤波器与InP基探测器结构之间的准单片集成。并实现了InP基InAsP／InGaAsP多量子阱（MQW）结构与GaAs基GaAs／AlGaAs分布式布拉格反射镜（DBR）间的低温晶片键合，这为实现低温键合的长波长垂直腔面发射激光器（VCSEL）打下了基础。

论文目录

  • 声明
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第1章 绪论
  • 1.1 论文的研究意义
  • 1.2 研究内容
  • 参考文献
  • 第2章 WDM系统中的解复用光接收技术
  • 2.1 WDM系统解复用接收技术现状
  • 2.1.1 WDM系统中的解复用技术
  • 2.1.2 WDM系统中的接收技术
  • 2.2 新型 WDM集成解复用接收技术—谐振腔增强型（RCE）光探测器
  • 2.2.1 RCE光探测器的发展综述
  • 2.2.2 RCE光探测器的基本理论
  • 2.3 本章小结
  • 参考文献
  • 第3章 晶片键合技术及 GaAs/InP低温晶片键合工艺研究
  • 3.1 键合技术综述
  • 3.1.1 引言
  • 3.1.2 晶片键合技术基本原理
  • 3.1.3 晶片键合技术的主要实现方法
  • 3.1.4 晶片键合技术的主要应用
  • 3.2 GaAs/InP晶片键合的理论分析
  • 3.2.1 晶片发生室温键合的表面平整度条件
  • 3.2.2 晶片键合界面应力分析理论研究
  • 3.2.3 键合位错产生机制的理论研究
  • 3.3 低温 GaAs/InP晶片键合的实验研究
  • 3.3.1 实验步骤
  • 3.3.2 键合晶片性能测试
  • 3.3.3 低温晶片键合的初步应用实验
  • 3.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第4章 基于 InP/空气隙 DBR的高速 RCE光探测器
  • 4.1 引言
  • 4.2 探测器结构的优化设计
  • 4.2.1 器件制备材料的选取
  • 4.2.2 器件性能理论模拟
  • 4.2.3 器件结构
  • 4.3 探测器的制备过程
  • 4.4 基于 InP/空气隙 DBR的高速光探测器的性能测试
  • 4.5 基于 InP/空气隙 DBR光探测器的光谱响应线宽可控设计
  • 4.6 本章小结
  • 参考文献
  • 第5章 高速、窄线宽、可调谐长波长“一镜斜置三镜腔”光探测器的研究
  • 5.1 InP基外延层楔形结构的制备
  • 5.1.1 楔形结构制备的基本原理
  • 5.1.2 楔形结构制备实验
  • 5.1.3 楔形结构实验分析
  • 5.1.4 楔形结构的倾角及表面形貌测试
  • 5.1.5 结论
  • 5.2 “一镜斜置三镜腔”光探测器的理论分析与器件设计
  • 5.2.1 “一镜斜置三镜腔”光探测器的基本理论
  • 5.2.2 长波长“一镜斜置三镜腔”光探测器的结构设计
  • 5.3 长波长“一镜斜置三镜腔”光探测器的制备及测试
  • 5.3.1 基于 GaAs基 DBR的 InP基“一镜斜置三镜腔”光探测器的制备
  • 5.3.2 GaAS基 F-P腔滤波器的调谐性能测试与分析
  • 5.3.3 基于 GaAs基 DBR的 InP基“一镜斜置三镜腔”光探测器的测试
  • 5.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第6章 总结
  • 致谢
  • 攻读博士学位期间发表的学术论文和所申请专利

    • 相关论文文献

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