InGaAs 양자점 레이저 다이오드의 특성 및 열처리를 통한 발진파장 조절에 관한 연구 Study on the characteristics of InGaAs quantum-dot laser diode and tuning of lasing wavelength by thermal treatment원문보기
분자선 에피택시(molecular beam epitaxy, MBE)로 성장된 InGaAs 양자점 레이저 다이오드(quantum dot laser diode, QD-LD)와 InGaAs 양자우물 레이저 다이오드(quantum well laser diode, QW-LD)의 특성을 비교하고 양자점 레이저다이오드의 발진 파장을 후처리(post processing)를 통해 변화시켰다. ...
분자선 에피택시(molecular beam epitaxy, MBE)로 성장된 InGaAs 양자점 레이저 다이오드(quantum dot laser diode, QD-LD)와 InGaAs 양자우물 레이저 다이오드(quantum well laser diode, QW-LD)의 특성을 비교하고 양자점 레이저다이오드의 발진 파장을 후처리(post processing)를 통해 변화시켰다. 펄스 입력전류 하에서 문턱전류밀도(threshold current density, J_(th)), 특성온도(characteristic temperature, T_(0)), 온도에 따른 발진파장의 변화도(dλ/dT)를 측정한 결과, 양자우물 레이저 다이오드는 J_(th) = 322 A/cm2 , T_(0) = 55.2 K , dλ/dT = 0.41 nm/℃ 로 측정되었으며, 양자점 레이저 다이오드는 J_(th)=116 A/㎠ , T_(0) = 81.8 K , dλ/dT = 0.33 nm/℃ 로 측정되었다. 이 후, 양자점 레이저 다이오드에 화학적 기상 증착법(plasma enhanced chamical vapor deposition, PECVD)으로 실리콘 산화막을 증착하고 질소 분위기의 전기로에서 고온 열처리를 한 후 발진 특성을 조사하였다. 양자점 레이저 다이오드는 두 가지 크기의 양자점이 모여 있는 bimodal 형태를 가지고 있으며, 열처리 전과 후의 PL 비교를 통해 큰 양자점의 들뜬 상태에서 레이저 발진이 이루어짐을 알았다. 열처리를 하지 않은 시료는 957.6 nm 의 발진파장을 보여주었고, 열처리를 한 시료는 969.04 nm 의 발진파장을 보여주었다. 양자점 레이저 다이오드는 양자우물 레이저 다이오드와 비교하였을 때, 문턱전류밀도 및 발진 광 파워가 상대적으로 우수한 결과를 보여주었으며, 열처리를 통해 발진 파장 및 동작 특성을 변화시킬 수 있었다.
분자선 에피택시(molecular beam epitaxy, MBE)로 성장된 InGaAs 양자점 레이저 다이오드(quantum dot laser diode, QD-LD)와 InGaAs 양자우물 레이저 다이오드(quantum well laser diode, QW-LD)의 특성을 비교하고 양자점 레이저다이오드의 발진 파장을 후처리(post processing)를 통해 변화시켰다. 펄스 입력전류 하에서 문턱전류밀도(threshold current density, J_(th)), 특성온도(characteristic temperature, T_(0)), 온도에 따른 발진파장의 변화도(dλ/dT)를 측정한 결과, 양자우물 레이저 다이오드는 J_(th) = 322 A/cm2 , T_(0) = 55.2 K , dλ/dT = 0.41 nm/℃ 로 측정되었으며, 양자점 레이저 다이오드는 J_(th)=116 A/㎠ , T_(0) = 81.8 K , dλ/dT = 0.33 nm/℃ 로 측정되었다. 이 후, 양자점 레이저 다이오드에 화학적 기상 증착법(plasma enhanced chamical vapor deposition, PECVD)으로 실리콘 산화막을 증착하고 질소 분위기의 전기로에서 고온 열처리를 한 후 발진 특성을 조사하였다. 양자점 레이저 다이오드는 두 가지 크기의 양자점이 모여 있는 bimodal 형태를 가지고 있으며, 열처리 전과 후의 PL 비교를 통해 큰 양자점의 들뜬 상태에서 레이저 발진이 이루어짐을 알았다. 열처리를 하지 않은 시료는 957.6 nm 의 발진파장을 보여주었고, 열처리를 한 시료는 969.04 nm 의 발진파장을 보여주었다. 양자점 레이저 다이오드는 양자우물 레이저 다이오드와 비교하였을 때, 문턱전류밀도 및 발진 광 파워가 상대적으로 우수한 결과를 보여주었으며, 열처리를 통해 발진 파장 및 동작 특성을 변화시킬 수 있었다.
We have investigated the lasing characteristics of the InGaAs quantum dot laser diode (QD-LD) and InGaAs quantum well laser diode (QW-LD) operated at the 980 nm wavelength range, and we have tuned the lasing wavelength of a quantum dot laser diode (QD-LD) by a thermal treatment. The 980-nm lasers ar...
We have investigated the lasing characteristics of the InGaAs quantum dot laser diode (QD-LD) and InGaAs quantum well laser diode (QW-LD) operated at the 980 nm wavelength range, and we have tuned the lasing wavelength of a quantum dot laser diode (QD-LD) by a thermal treatment. The 980-nm lasers are used as a pumping source for a erbium-doped fiber amplifier (EDFA) and it shows high efficiency in long-haul optical fiber network. We have compared the threshold current density, the characteristic temperature, the optical power and the internal efficiency of QD-LD and QW-LD under a pulsed current condition. The QD-LD shows superior performances to the QW-LD. After the thermal treatment at 800 °C for 3 minutes with 300 nm-thick SiO₂ capping layers, the PL intensity of the ground state increased, which caused the enhanced ground state gain. The enhanced ground state gain is thought to the attribution to the decreased carrier trapping due to the defects quenching. As a result, further optimization of a LD structure is expected to the superior performances of a QD-LD and we could control the lasing wavelength of the QD-LD from a wavelength of 957.6 nm to a wavelength of 969.04 nm.
We have investigated the lasing characteristics of the InGaAs quantum dot laser diode (QD-LD) and InGaAs quantum well laser diode (QW-LD) operated at the 980 nm wavelength range, and we have tuned the lasing wavelength of a quantum dot laser diode (QD-LD) by a thermal treatment. The 980-nm lasers are used as a pumping source for a erbium-doped fiber amplifier (EDFA) and it shows high efficiency in long-haul optical fiber network. We have compared the threshold current density, the characteristic temperature, the optical power and the internal efficiency of QD-LD and QW-LD under a pulsed current condition. The QD-LD shows superior performances to the QW-LD. After the thermal treatment at 800 °C for 3 minutes with 300 nm-thick SiO₂ capping layers, the PL intensity of the ground state increased, which caused the enhanced ground state gain. The enhanced ground state gain is thought to the attribution to the decreased carrier trapping due to the defects quenching. As a result, further optimization of a LD structure is expected to the superior performances of a QD-LD and we could control the lasing wavelength of the QD-LD from a wavelength of 957.6 nm to a wavelength of 969.04 nm.
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