具有横向电场与横向磁场偏振光的光通讯元件的制作方法

1.本发明涉及一种光通讯元件，特别是涉及一种具有横向电场与横向磁场偏振光的光通讯元件。


背景技术：

2.电致吸收调变激光元件(electroabsorption modulator laser,eml)包含一个分布式反馈激光(distributed feedback laser，dfb laser)及一个电致吸收光调变器(electroabsorption modulator,eam)。dfb laser为发光区域，eam为调变区域。电致吸收调变激光元件eml元件作为高速光通讯的主要发射光源之一，其光调变后的眼图必须清晰可辨识。因此，为了得到清楚的眼图，调变光源需产生足够的强度差异，即消光比(extinction ratio,er)。调变光源的消光比er大小取决于电致吸收光调变器eam的吸收系数。电致吸收光调变器的吸收系数会随着外加偏压而改变，吸收系数变化量越大，er值会越大。因此，电致吸收光调变器的量子阱结构必须调整以达到较大的吸收系数。
3.为了增加电致吸收调变激光元件eml的消光比(extinction ratio,er)，一般做法是增加电致吸收光调变器eam的量子阱的应变量(strain％)或使用拉伸应变量子阱(tensile strain well)。然而，电致吸收光调变器使用拉伸应变量子阱(tensile strain well)或压缩应变量子阱(compressive strain well)会产生对于横向电场(transverse electric,te)偏振光与横向磁场(transverse magnetic,tm)偏振光的吸收效果不同。根据计算，eam使用拉伸应变量子阱对于横向磁场模式(tm-mode)偏振光有较大的吸收系数。eam使用压缩应变量子阱对于横向磁场模式(te-mode)偏振光有较大的吸收系数。一般传统的电致吸收调变激光元件eml结构中，dfb laser使用压缩应变量子阱产生横向电场模式偏振光。而eam则使用压缩应变量子阱吸收横向电场模式偏振光。因此，dfb laser及eam使用相同型式应变的量子阱结构能有效的利用吸光系数，并得到较大的消光比er。


技术实现要素：

4.本发明使用分布式反馈激光dfb laser与电致吸收光调变器eam操作于相同极化的方式，即拉伸应变量子阱dfb laser搭配拉伸应变量子阱eam，或是压缩应变量子阱dfb laser搭配压缩应变量子阱eam来得到较大的消光比er。
5.本发明为达成上述目的提供一种具有横向电场与横向磁场偏振光的光通讯元件，包括，一p-金属电极、一n-金属电极层、一高反射镀膜层以及一抗反射镀膜层，设置于该具有横向电场与横向磁场偏振光的光通讯元件上。一电致吸收光调变器(eam)，具有eam量子阱使用砷磷化铟镓(ingaasp)。一分布式反馈激光(dfb laser)，具有dfb量子阱使用砷磷化铟镓(ingaasp)或砷化铟镓铝(ingaalas)。其中，当该eam量子阱的应变》-0.2％，且该分布式反馈激光产生一横向电场模式偏振光(te模式的光)，该横向电场模式偏振光主要被重空穴次能带(heavy hole subband)吸收。
6.与现有的光通讯元件比较，本发明具有以下优点：
7.1.为了得到较大的消光比er，通常会增加eam的长度，但会伴随着寄生电容的增加，反而限制了调变速度提升。本发明除了增加消光比er之外，可以减少eam的长度，减少寄生电容，并进而提升调变速度。同时，由于元件长度缩短，每片晶片可产生的芯片数目也增加，生产良率也获得提升。
8.2.若eam使用拉伸应变量子阱吸收横向磁场模式偏振光，则产生的电子空穴具有较低的有效质量，能够快速地往电极移动而不会造成累积，也能增加调变的速度。
9.3.eam使用拉伸应变量子阱搭配dfb laser拉伸应变量子阱，eam拉伸应变量子阱的轻空穴light hole(lh)吸收横向磁场tm偏振光会产生有效质量较小的电子与空穴，载流子会快速往电极方向移动，可以减少载流子捕获(carrier trapping)现象。
附图说明
10.图1为本发明的具有横向电场与横向磁场偏振光的光通讯元件的示意图；
11.图2是eam元件在不同量子阱应变量下，重空穴与轻空穴对应的发光波长(应变量为0.013％时)图；
12.图3是不同eam von偏压下，对于1290nm te偏振光及1290nm tm偏振光的消光比的比较(应变量为0.013％时)图；
13.图4是不同eam von偏压下，对于1300nm te偏振光及1300nm tm偏振光的消光比的比较(应变量为0.013％时)图；
14.图5是eam元件在不同量子阱应变量下，重空穴与轻空穴对应的发光波长(应变量为-0.243％时)图；
15.图6是不同eam von偏压下，对于1295nm te偏振光及1295nm tm偏振光的消光比的比较(应变量为-0.243％时)图；
16.图7是不同eam von偏压下，对于1300nm te偏振光及1300nm tm偏振光的消光比的比较(应变量为-0.243％时)图。
17.符号说明
18.50：光通讯元件
19.51：dfb量子阱
20.52：eam量子阱
21.58：分布式反馈激光(dfb laser)
22.59：电致吸收光调变器(eam)
23.54：光栅层
24.56：磷化铟层
25.61：eam区p-金属电极
26.60：dfb-ld区p-金属电极
27.62：n-金属电极层
28.63：高反射镀膜层
29.64：抗反射镀膜层
具体实施方式
30.本发明使用拉伸应变量子阱dfb laser搭配拉伸应变量子阱eam，或是压缩应变量子阱dfb laser搭配压缩应变量子阱eam来得到较大的消光比er。
31.图1为本发明的具有横向电场与横向磁场偏振光的光通讯元件的示意图，如图1所示，光通讯元件50具有dfb量子阱(quantum well)51、eam量子阱52，分布式反馈激光(dfb laser)58及电致吸收光调变器(eam)59。dfb量子阱51上端设置有光栅层54。光栅层54上方沉积有inp磷化铟层56。光通讯元件50尚具有eam区p-金属电极61、dfb-ld区p-金属电极60以及n-金属电极层62。光通讯元件50的左侧端面设置有dfb-ld区高反射镀膜层63，光通讯元件50的右侧端面设置有eam区抗反射镀膜层64。
32.电致吸收光调变器(eam)59的eam量子阱52使用砷磷化铟镓(ingaasp)搭配分布式反馈激光(dfb laser)58的dfb量子阱51使用砷磷化铟镓(ingaasp)或砷化铟镓铝(ingaalas)。拉伸应变为负值，压缩应变为正值，当eam量子阱52的应变》-0.2％，且分布式反馈激光58产生横向电场模式偏振光(te模式的光)，横向电场模式偏振光主要被重空穴次能带(heavy hole subband)吸收。
33.电致吸收光调变器(eam)59的eam量子阱52使用砷磷化铟镓(ingaasp)搭配分布式反馈激光(dfb laser)58的dfb量子阱51使用砷磷化铟镓(ingaasp)或砷化铟镓铝(ingaalas)。当eam量子阱52的应变《-0.2％，且分布式反馈激光58产生横向磁场模式偏振光(tm模式的光)，横向磁场模式偏振光主要被轻空穴次能带(light hole subband)吸收。
34.电致吸收光调变器(eam)59的eam量子阱52使用砷化铟镓铝(ingaalas)搭配分布式反馈激光(dfb laser)58的量子阱51使用砷磷化铟镓(ingaasp)或砷化铟镓铝(ingaalas)。当eam量子阱52的应变》-0.2％，且分布式反馈激光58产生横向电场模式偏振光(te模式的光)，横向电场模式偏振光主要被重空穴次能带(heavy hole subband)吸收。
35.电致吸收光调变器(eam)59的eam量子阱52使用砷化铟镓铝(ingaalas)搭配分布式反馈激光(dfb laser)58的量子阱51使用砷磷化铟镓(ingaasp)或砷化铟镓铝(ingaalas)。当eam量子阱52的应变《-0.2％，且分布式反馈激光58产生横向磁场模式偏振光(tm模式的光)，横向磁场模式偏振光主要被轻空穴次能带(light hole subband)吸收。
36.消光比(extinction ratio)er的计算公式是
37.vpp＝von
–
voff；vpp＝0.5v；
38.er＝10log(exp
–
[α(voff)-α(von)]
×
l)。
[0039]
von:最大光强度通过eam时，eam的偏压
[0040]
voff:最小光强度通过eam时，eam的偏压
[0041]
vpp:von和voff的差值
[0042]
α:eam量子阱的光吸收系数
[0043]
l:eam量子阱长度
[0044]
αte＝1/4αlh 3/4αhh
[0045]
αtm＝αlh
[0046]
αte:eam量子阱对于te偏振光的吸收系数
[0047]
αtm:eam量子阱对于tm偏振光的吸收系数
[0048]
αlh:轻空穴的光吸收系数
[0049]
αhh:重空穴的光吸收系数
[0050]
图2是eam元件在不同量子阱应变量下，重空穴与轻空穴对应的发光波长，当eam量子阱应变量为0.013％时，吸收系数最主要来自于重空穴subband的贡献。
[0051]
图3是不同eam von偏压下，对于1290nm te偏振光及1290nm tm偏振光的消光比的比较。当eam量子阱应变量为0.013％时，比较对于1290nm te偏振光与1290nm tm偏振光的消光比。因为重空穴主要吸收te偏振光，所以te偏振光的消光比远大于tm偏振光的消光比。
[0052]
图4是不同eam von偏压下，对于1300nm te偏振光及1300nm tm偏振光的消光比的比较。当eam量子阱应变量为0.013％时，比较对于1300nm te偏振光与1300nm tm偏振光的消光比。因为重空穴主要吸收te偏振光，所以te偏振光的消光比大于tm偏振光的消光比。
[0053]
图5是eam元件在不同量子阱应变量下，重空穴与轻空穴对应的发光波长。当eam量子阱应变量为-0.243％时，吸收系数最主要来自于轻空穴subband的贡献。
[0054]
图6是不同eam von偏压下，对于1295nm te偏振光及1295nm tm偏振光的消光比的比较。当eam量子阱应变量为-0.243％时，比较对于1295nm te偏振光与1295nm tm偏振光的消光比。因为轻空穴主要吸收tm偏振光，所以tm偏振光的消光比大于te偏振光的消光比。
[0055]
图7是不同eam von偏压下，对于1300nm te偏振光及1300nm tm偏振光的消光比的比较。当eam量子阱应变量为-0.243％时，比较对于1300nm te偏振光与1300nm tm偏振光的消光比。因为轻空穴主要吸收tm偏振光，所以tm偏振光的消光比大于te偏振光的消光比。