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      機器人:硅與光學活性的物質結合實現工業上應用的微型激光器

      時間:2017-04-17人氣: 作者: 中國激光眼鏡信息

        OFweek激光網訊:硅材料與發光半導體材料的結合有望幫助開發新的微米量級的激光器,這一研究由A*STAR Data Storage 研究所的Doris Keh-Ting Ng以及其同事共同合作研究。

        硅材料徹底改變了電氣設備的制造形式。這種豐富的半導體很容易被加工成微小的組件,如晶體管等,而其中使用的方法是可擴展到工業制造水平上的,從而使得成千上萬的元器件可集成在一個單一的芯片上進行生產。電子工程師想進一步擴大這些集成電路的功能,使它們能夠創建、處理和檢測光。

        這些光電器件可以加快數字信息的處理速度,并可實現微米尺度的激光器,例如可用在條形碼掃描儀上。然而,問題是,硅材料并不是一個有效的光發生器。

        Ng的團隊設計并制作了一種結合硅和可以發光的半導體材料的激光器,這種半導體材料是銦鎵砷化物(InGaAsP)。“我們的研究結果顯示,這可能實現硅基的一種高效、緊湊的有源光電子器件的實現方法,即用一個非常薄的III-V族的半導體硅層,”Ng說。

        在任何激光結構中的一個重要的考慮因素是光的反饋,即在結構內捕獲光的能力,以進一步驅動光的產生。在傳統的激光器中,這是通過放置在光產生區的任何一側的一面鏡子實現。相反,Ng和團隊使用了一個圓柱形的幾何設備。這會把產生的一些光捕獲在設備的壁上,并迫使它在氣缸內傳播。這被稱為回音廊模式,因為同樣的效果會發生在一個圓形的房間里,如圓頂大教堂中的聲波。

        該團隊一開始使用一個硅襯底,他們沉積了一層薄薄的氧化硅。具有光學活性的InGaAsP的薄膜,只有210納米厚,是單獨制造的,然后粘上氧化硅。然后,該團隊通過一些材料蝕刻,以創建氣缸,具有兩個或三微米的直徑。三微米器件發射的激光光的波長為1519納米,這非常接近商業光通信系統中使用的波長。

        這個裝置具有一個獨特的功能,回音壁模式延伸到了硅和InGaAsP區域。InGaAsP可提供光放大,而硅可被動引導光。“下一步,我們希望將這些想法應用于室溫下的設備中,”Ng說。“在更高的溫度下的操作將需要對激光器的設計和制造進行調整。”
       

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