1550奈米高功率分布回饋雷射之設計與製作

Abstract

在5G時代行動網路使用量爆炸性的需求成長下，光通訊這樣高傳輸容量且高效率的傳輸方式已成為必然，加上未來自動駕駛車對LiDAR系統的需求，製作出體積小、效益高、壽命長且包括長波長、高功率特性的光源不僅可以套用於上述應用，更是維持系統良好效能的關鍵。 本論文以高功率分布回饋式雷射之設計與製作為研究主題，目標為製作1550 nm高功率DFB雷射。我們使用商用雷射模擬軟體PICS3D建立DFB雷射之理論模型，模擬DFB雷射之光輸出特性與頻譜特性，並對元件磊晶結構進行設計及優化，最後實際完成高功率DFB雷射的製作。我們一共製作了2種脊形波導寬度與5種光柵週期做搭配，共計10種不同結構變化的元件，內文將詳細介紹DFB雷射的磊晶結構設計、優化與製程過程。 本論文後半部分對10種結構的結果進行比較分析，量測結果證實室溫脈衝操作下，元件最大光強度可達92 mW，在2.5 μm的脊形波導寬度、光柵週期242 nm時DFB為單模操作，對應中心波長為1555.7 nm，SMSR可達39 dB。本論文也針對元件溫度特性做了詳細的分析與探討，元件之熱阻抗為176 oC/W，在室溫附近之特徵溫度達85 K。 總括來說，我們成功製作光強度達90 mW以上的1550 nm高功率DFB雷射，並建立了元件的理論模型，且對元件各項特性進行詳細的分析與討論，也計算了元件對溫度的幾項可靠度數值判斷元件之高溫穩定性。