In diesem Artikel wird die Simulationssoftware PICS 3D (Photonic Integrated Circuit Simulator in 3D) verwendet, um einen 1,3 μm Vertikal-Resonator-Oberflächenemitter-Laser (VCSEL) mit einer InGaAs-Übergangsbarriere und einer Doppeloxid-Schichtstruktur zu entwerfen, der darauf abzielt, die Gleichmäßigkeit der Ladungsträgerverteilung im aktiven Bereich zu verbessern und die Transporteigenschaften der Ladungsträger zu optimieren, um den differentiellen Gewinn zu erhöhen. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Einführung der InGaAs-Übergangsbarriere und der Doppeloxid-Struktur der Schwellenstrom des Geräts allmählich sinkt, während die Steigungseffizienz, die Ausgangsleistung und die Leistungskonversionseffizienz allmählich zunehmen. Die InGaAs-Übergangsbarriere verbessert die Ladungsträgereinspritzung, wodurch die Ladungsträgerverteilung im aktiven Bereich gleichmäßiger wird. Gleichzeitig wird auf der n-Seite eine Oxidschicht eingefügt, die eine Doppeloxid-Struktur bildet und die Einschränkung der Ladungsträger und des optischen Feldes weiter verstärkt. Für den neuen VCSEL mit einer Oxidationsöffnung von 7 μm beträgt die maximale Umwandlungseffizienz 37,8 %, die maximale Steigungseffizienz 0,923 W/A und die Leistung erreicht 9 mW. Bei einem Einspritzstrom von 10 mA beträgt die maximale 3-dB-Modulationsbandbreite des neuen VCSEL bei 25 °C und 85 °C 19,8 GHz bzw. 16 GHz und zeigt eine gute Hochgeschwindigkeitsleistung. Das theoretische Design des neuen 1,3-μm-VCSEL liefert theoretische Richtlinien und Datenunterstützung für die Herstellung von epitaktischem Material.

Vertikal-Resonator-Oberflächenemitterlaser;Hochgeschwindigkeit;optische Vernetzung;Kleinsignalmodulationsbandbreite;differentieller Gewinn