1 鹏城实验室，广东 深圳 518055
2 南方科技大学 电子与电气工程系，广东 深圳 518055
随着全球数据流量的不断增长，硅基光子集成电路已经成为高性能芯片内/芯片间光通信领域中一个极具发展潜力的研究方向。然而，由于本征硅的发光效率极低，硅基片上光源成为光子集成电路中最具挑战性的元器件。为了解决缺乏原生光源的问题，硅基集成的Ⅲ?Ⅴ族半导体激光器已经得到了广泛研究，该激光器提供了优越的光学和电学性能。值得注意的是，在Ⅲ?Ⅴ族半导体激光器中使用量子点作为增益介质已经引起了诸多关注，因为它具有多种优点，如对晶体缺陷的容忍度高、温度敏感度低、阈值电流密度低和反射灵敏度低等。使用量子点的激光增益区在光子集成方面相比量子阱有许多改进。增益带宽可以根据需要进行设计优化，并在整个近红外光范围内实现激射。量子态与周围材料的大能级分离使其获得了优异的高温性能和亚皮秒时间尺度的增益恢复。本文从量子点材料及量子点激光器、基于晶圆键合技术、基于倒装键合技术、基于直接外延生长技术等多个角度，综述了硅基Ⅲ?Ⅴ族半导体量子点激光器的最新研究进展，并对其未来前景和挑战进行了探讨。
硅光子学 片上量子点激光器 光子集成 silicon photonics on-chip quantum dot lasers photonic integration
北京邮电大学信息光子学与光通信全国重点实验室, 北京 100876
硅基光电子技术以光电子与微电子的深度融合为特征, 是后摩尔时代的核心技术。硅基光电子芯片可以利用成熟的微电子平台实现量产, 具有功耗低、集成密度大、传输速率快、可靠性高等优点, 广泛应用于数据中心、通信系统等领域。除硅基激光器外, 硅基光探测器、硅基光调制器等硅基光电子器件技术已经基本成熟, 但作为最有希望实现低成本、大尺寸单片集成的硅基外延激光器仍然面临着诸多挑战。在此背景下, 本文从直接外延无偏角III-V/Si(001)衬底、无偏角硅基激光器材料、外延技术, 以及单片集成等方面探讨了近些年国内外硅基光源的研究进展, 重点介绍了本研究组在硅基外延III-V族量子阱和量子点激光器方面的研究进展, 包括无反相畴GaAs/Si(001)衬底的制备、硅基InGaAs/AlGaAs量子阱激光器材料外延、硅基InAs/GaAs量子点激光器材料外延和新型并联方式共面电极硅基激光器芯片制作等。
硅基光电子 硅基外延激光器 无偏角Si (001)衬底 量子阱激光器 量子点激光器 对称负极芯片结构 silicon photonic epitaxial lasers on silicon on-axis silicon (001) substrate quantum well laser quantum dot laser symmetrical negative chip structure
基于二能级系统建立量子点激光器的载流子-光子速率方程模型，分析量子点激光器的瞬态响应和调制特性，获得其动态特性。同时分析了注入电流对量子点激光器输出光子密度的影响，随着注入电流的增大，激光器光电延迟时间缩短，弛豫过程缩短，弛豫振荡频率增大，且输出光子峰值和稳态功率增加，适当增加注入电流可拓宽量子点激光器调制带宽。通过小信号调制分析，发现量子点激光器上限调制频率比普通激光器高一个数量级，证明了其具有良好的高频调制特性。
量子点激光器 速率方程 瞬态特性 调制特性 quantum dot laser rate equations transient response modulation characteristics
深圳信息职业技术学院电子与通信学院， 广东 深圳 518172
近年来半导体材料主要朝两个方向发展：一方面是材料工程，即通过不断探索扩展新的半导体材料实现；另一方面是能带工程，即通过改变已知材料的维度进而实现能带的调节。准零维半导体量子点就是通过改变其尺寸调控能带的典型代表。主要论述了准零维量子点激光器发展过程中遇到的一些瓶颈问题。
激光器 量子点激光器 半导体激光器 准零维器件 激光与光电子学进展
2014, 51(3): 030006
1 山东省激光偏光与信息技术重点实验室 曲阜师范大学物理系, 山东 曲阜 273165
2 中科院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室, 上海 200050
在对光栅外腔量子点激光器进行理论研究的基础上, 分析了外腔反馈对Littrow型光栅外腔量子点激光器输出功率、调谐范围等输出特性的影响, 发现器件参数的选择对外腔激光器的性能影响很大。对外腔激光器的输出功率和调谐范围进行了理论计算, 并与实验结果进行了对比。计算得到的外腔激光器的输出功率与实验结果符合得很好, 忽略了非线性增益相关的增益抑制的单模调谐范围理论计算值稍小于实验结果。
量子点激光器 外腔反馈 输出功率 调谐范围 quantum dot laser external feedback output power tuning range
中国科学院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室, 上海 200050
基于研制的1.5mm腔长InAs/InP共面条状量子点激光器, 搭建了其镜面外腔结构, 并对其光谱特性进行了测试, 获得了镜面外腔周期性调制光谱, 并在周期性的产生、多模激射和模式随电流的变化等方面对其光谱特性进行了分析研究。相比以前为获得单模使用的超短腔长超短外腔量子阱激光器, 长腔长InAs/InP量子点激光器表现出较小的模式压缩比, 更容易发生多模激射。
镜面外腔 InAs/InP量子点激光器 外腔调制 模式压缩 mirror external cavity InAs/InP QD Laser modulation mode-compression
国防科学技术大学光电科学与工程学院， 湖南 长沙 410073
暗脉冲激光在光波导中传输噪声小、损耗低，因此在信号处理方面比传统亮脉冲更有优势。介绍了暗脉冲激光器的国内外研究进展，重点介绍了经后期光学或电学整形产生暗脉冲和激光器直接产生暗脉冲的各种理论方案，最后对暗脉冲激光器的应用和发展前景进行了展望，并指出了目前还存在的问题。
激光器 暗脉冲 光学整形 电学整形 量子点激光器 激光与光电子学进展
2012, 49(9): 090006
Author Affiliations
Abstract
Research Center for Advanced Science and Technology, Institute for Nano Quantum Information Electronics, The University of Tokyo, 4-6-1 Meguro-ku, 153-8505 Tokyo, Japan
Recent advances in quantum dots (QDs) for classical and non-classical light sources are presented. We have established metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) technology for InAs-based Q D lasers at 1.3 \mm and achieved ultralow threshold in Q D lasers with photonic crystal (PhC) nanocavity. In addition, single photon emitters at 1.55 \mum, GaN-based single photon sources operating at 200 K, and high- PhC nanocavity have been demonstrated.
量子点 量子点激光器 光子晶体纳米腔 MOCVD生长 250.0250 Optoelectronics 250.5590 Quantum-well, -wire and -dot devices 160.5298 Photonic crystals Chinese Optics Letters
2008, 6(10): 718
