韩国的OEIC研究

本文按年代介绍韩国光电子和光电集成电路（OEIC）的进展以及用于通信的OEIC发射机和接收机，用于光开关和光计算的半导体激光逻辑器件。     

10～40Gb/s OEIC光接收机前端的最新研究进展

基于OEIC光接收机前端的集成方式和前放电路形式介绍了OEIC光接收机前端的最新研究进展.     

发展1.55μm LiNbO3光调制器

最近几年,宽带光通信系统的需要刺激了对高速集成电光器件的研究和发展,其中研制成功的最重要的器件之一是宽带电光调制器。宽带电光调制器是用高速电信号调制激光器来发射光波,利用光波实现高速大容量信息传输。宽带电光调制器按波导的外形结构可分为Y分支型和MZ干涉仪型,它们大多数是用     

1.55μm SiGe 2×3光开关

利用多模干涉效应和自由载流子等离子体色散效应设计和模拟了基于1.55μm波长的2×3 SiGe光开关.该光开关由两个单模输入端口、一个多模干涉区和三个单模输出端口构成.在多模干涉区,设有两个折射率调制区,可以利用来把从两个输入端口输入的光信号分别从三个输出端口输出.束传播法分析结果表明,该光开关的传输损耗小于1.43dB,串扰在-18～-32.8dB之间.     

16信道0.35μm CMOS/VCSEL光发射模块

研究了垂直腔面发射激光器(VCSEL)及其列阵器件的光谱特性、调制特性、高频特性及与微电子电路的兼容性,将1×16的VCSEL与CMOS专用集成电路进行多芯片组装(MCM),混合集成为16信道VCSEL光发射功能模块.测试过程中,功能模块的光电特性及其均匀性良好,测量的-3dB频带宽度大于2GHz.     

InP基长波长光发射OEIC材料的MOCVD生长

为了生长制作器件所需的外延片,采用低压金属有机物化学气相沉积方法在半绝缘InP衬底上生长了InP/InGaAs异质结双极晶体管(HBT)结构、1.55μm多量子阱激光二极管以及两者集成的光发射光电集成电路材料结构.激光器结构的生长温度为655℃,有源区为5个周期的InGaAsP/ InGaAsP多量子阱(阱区λ＝1.6μm,垒区λ＝1.28μm);HBT结构则采用550℃低温生长,其中基区采用Zn掺杂,掺杂浓度约为2×1019cm-3.对生长的各种结构分别进行了X射线双晶衍射,光致发光谱和二次离子质谱仪的测试,结果表明所生长的材料结构已满足制作器件的要求.     

OEIC光接收机研究的湿法选择腐蚀

试验了用柠檬酸与双氧水系列腐蚀液来实现ＩｎＡｌ（Ｇａ）Ａｓ：ＩｎＰ和ＩｎＧａＡｓ：ＩｎＡｌＡｓ的选择腐蚀,达到了较好的效果,且工艺重复性好。同一单片上ＭＳＭ光探测器的光响应度可达到０．５Ａ／Ｗ,ＨＥＭＴ器件最大跨导为３０５ｍＳ／ｍｍ,最大饱和电流密度为３５０ｍＡ／ｍｍ。完成了实现ＯＥＩＣ光接收机的关键一步。     

1.3μm高速PIN光电二极管

综合考虑高速光电探测器的频率特性和响应度,优化设计了GaInAs／InPPIN光电二极管的结构参数,解决了长波长高速光电探测器制作中的关键技术,如高纯、超薄GaInAs／InP材料的液相外延生长、有源区的浅结扩散技术、为降低器件漏电采用的双层钝化膜技术和小光敏面的光耦合技术等,并采用同轴封装结构实现了高速光电探测器的高频封装。研制的GaInAs／InPPIN高速长波长光电探测器的3dB带宽达到20GHz,响应度为0．7A／W,暗电流小于5nA。     

1.55μm波段低偏振灵敏度半导体光放大器

研制了１．５５μｍ波段低偏振灵敏度的半导体光放大器（ＳＯＡ）．其有源区材料采用张应变和压应变交替排列的混合应变量子阱结构,由ＭＯＣＶＤ生长．张应变量子阱加强了ＴＭ模式的增益,改善了ＳＯＡ的偏振灵敏度．腔长为４００μｍ的单端耦合ＳＯＡ,在１６０ｍＡ偏置下,增益大于１６ｄＢ,偏振灵敏度约为１．８ｄＢ．     

光集成技术概述

本文以光波导集成和光电集成为基础,叙述其基本技术、结构、现状及发展动向。     

0.35/0.5μm CMOS光接收电路设计研究

对一种结构简单的互阻ＣＭＯＳ放大器的工作原理进行了分析,着重对其灵敏度、频率特性和动态范围等参数与电路结构参数之间的关系进行了模拟分析和设计研究。接收电路按０．３５／０．５μｍ规则设计,在采用０．８μｍ沟道长度的条件下,电路工作频率可达６００Ｍｂ／ｓ,允许最小输入光电流约为５μＡ,光电流噪声抑制能力可通过前两级放大器的宽长比来调节。     

CMOS技术中的光集成电路

鉴于CD-ROM更大存贮电容和更高的数据速率,数字视盘(DVD)更长播放时间和这些光存储系统的更低价恪的不断增长要求,单片光集成电路(PIC),又称作含集成光探测器红光光电集成电路,成为新的光存储系统的关键电路。ULSI(甚大规模集成电路)CPU的时钟频率正在不断增长,电气互连特别易在电路     

1.55μm SiGe 2×3光开关

利用多模干涉效应和自由载流子等离子体色散效应设计和模拟了基于1.55μm波长的2×3 SiGe光开关.该光开关由两个单模输入端口、一个多模干涉区和三个单模输出端口构成.在多模干涉区,设有两个折射率调制区,可以利用来把从两个输入端口输入的光信号分别从三个输出端口输出.束传播法分析结果表明,该光开关的传输损耗小于1.43dB,串扰在-18～-32.8dB之间.     

1.55μm偏振不灵敏光放大器结构材料的生长

采用张应变量子阱结构,生长了光放大器材料。利用宽接触激光器TE和TM模的输出功率曲线判断并调整量子阱材料的应变量,得到了偏振灵敏度较低的光放大器结构。     

1.55μm非晶硅热光F-P腔可调谐滤波器

介绍了一种Si基热光Fabry Perot (F P)腔可调谐滤波器.F P腔由电子束蒸发的非晶硅构成.利用非晶硅的热光效应,通过对Si腔加热,改变F P腔的折射率,从而引起透射峰位的红移.该原型器件调谐范围为1 2nm ,透射峰的FWHM (峰值半高宽)为9nm ,加热效率约为0 1K/mW .精确控制DBR(分布式Bragg反射镜)生长获得高反射率镜面是减小带宽的有效途径;通过改进加热器所处位置及增强散热能力,有望进一步提高加热效率     

1.55μm非晶硅热光F-P腔可调谐滤波器

介绍了一种Si基热光Fabry-Perot (F-P)腔可调谐滤波器.F-P腔由电子束蒸发的非晶硅构成.利用非晶硅的热光效应,通过对Si腔加热,改变F-P腔的折射率,从而引起透射峰位的红移.该原型器件调谐范围为12nm,透射峰的FWHM(峰值半高宽)为9nm,加热效率约为0.1K/mW.精确控制DBR(分布式Bragg反射镜)生长获得高反射率镜面是减小带宽的有效途径;通过改进加热器所处位置及增强散热能力,有望进一步提高加热效率.     

Pin/HBT OEIC光接收机

介绍了pin/HBT单片集成OEIC光接收机的集成结构和电路结构,分析了这种集成方式的光接收机前端设计过程中影响带宽和灵敏度的因素,总结了集成器件最新的研究进展。