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硅与化合物半导体一体化的电流激励式激光 |
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| http://cn.newmaker.com
9/26/2006 8:44:00 AM
佳工机电网
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“凭借此次的成果，我们跨过了实现硅光子道路上的障碍”。美国英特尔与美国加州大学圣塔巴巴拉分校（University of California，Santa BarbaraUCSB）的研究小组，开发出了硅与化合物半导体一体化的电流激励式激光（发表资料，英文）。
化合物半导体采用以InP（磷化铟）夹持活性层（据介绍资料称，为AlGaInAs）的结构。由该化合物半导体产生的光，借助由硅制光波导构成的共振器发生共振，从而产生激光振荡。此次，英特尔成功地在硅底板上集成了7个这样的元件，并实现了连续振荡。“初步计划6～7年后制造出集成有此次所开发激光器的光通信模块”（英特尔光子技术实验室总监Mario Paniccia）。
英特尔等公司开发出的电流激励式激光器，是在硅底板上集成分别具备发光、传输、调制、受光等通过光进行数据传输所必需功能的光元件的“硅光子”技术必不可少的元件。设想可用于计算机及数据中心的主机间、板卡间以及芯片间通过光进行大容量数据传输。例如，在硅芯片上排列25个新开发的激光器元件，分别通过光调制器以40Gbit/秒速度传输数据，则可实现平均1芯片1Tbit/秒的速度。英特尔初步计划首先在6～7年内使包括此次开发的激光器在内的多种硅制光元件实现模块化，将来力争开发出把逻辑LSI与硅制光元件集成在同一芯片上的单片式设备。
英特尔把硅光子定位于“今后10年的支柱技术之一”（参阅本站报道)，近2～3年来陆续发表了硅制造的高速调制器以及光激励式激光器等。然而，由于硅是不容易通过电流激励而发光的材料，因此迄今为止未能实现承担发光作用的、基于硅的电流激励式激光器。此次，英特尔采用“折衷结构”成功地解决了这一难题，即让发光効率高的化合物半导体来承担光的产生及放大工作，而光的多重反射产生共振的任务则由硅制光波导承担。
特点主要有2个
此次的激光器主要有2个特点。
第一，使用此次的激光器，比以前方法更容易集成到硅底板上。例如，以前的方法有把激光器元件安装在硅底板外侧、以及把激光器元件安装在硅底板上这两种。两种方法为了将激光器射出的光引导至硅底板上的硅制光波导，均需进行光轴校准。而此次，可以晶圆级或芯片级、对化合物半导体制成的发光层及硅光导进行接合。因此，元件无需进行位置校对。
第二，容易集成多个波分复用技术光通信所需的、以不同波长振荡的激光器。这是因为可以通过改变硅制光波导的尺寸，比较自由地改变振荡波长。此次的激光器以1577nm振幅振荡。
此次的激光器元件，以通过氧等离子气形成的氧化膜作为粘接剂，在300℃、1MPa的条件下对硅底板上蚀刻而成的硅制光波导和AlGaInAs量子井层形成的发光层或放大层进行接合。在15℃下驱动时，激光器振荡的阈值为65mA。在该温度下驱动时的光输出，当以200mA电流驱动时约为1.8mW。
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