В данной работе с использованием 3D-симулятора фотонных интегральных цепей PICS 3D разработан вертикальный лазер с поверхностным излучением (VCSEL) на длине волны 1,3 мкм с переходным барьером InGaAs и структурой двойного окисления, направленный на улучшение равномерности распределения носителей внутри активной области и улучшение транспортных характеристик носителей для повышения дифференциального усиления. Результаты показывают, что с введением переходного барьера InGaAs и структуры двойного окисления пороговый ток устройства постепенно снижается, а коэффициенты наклона, выходная мощность и эффективность преобразования мощности постепенно увеличиваются. Переходный барьер InGaAs улучшает инжекцию носителей, что делает распределение носителей в активной зоне более равномерным. Одновременно на n-стороне введен окисный слой, образующий структуру двойного окисления, что дополнительно усиливает ограничение носителей и светового поля. Для нового VCSEL с диаметром окислительного отверстия 7 мкм максимальная эффективность преобразования достигает 37,8%, максимальный коэффициент наклона — 0,923 Вт/А, мощность достигает 9 мВт. При инжекционном токе 10 мА максимальная полоса пропускания по уровню −3 дБ нового VCSEL при 25 °C и 85 °C составляет 19,8 ГГц и 16 ГГц соответственно, демонстрируя хорошие высокоскоростные характеристики. Теоретическое проектирование нового VCSEL с длиной волны 1,3 мкм предоставляет теоретическое руководство и данные для подготовки эпитаксиальных материалов.

Вертикальный лазер с поверхностным излучением;высокая скорость;оптическое сопряжение;полоса модуляции малых сигналов;дифференциальное усиление