Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии изготовления фотонных интегральных схем лазеров с пассивной синхронизацией мод и фотоприемников спектрального диапазона 1300-1550 нм

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
лазер с пассивной синхронизацией мод, высокомощный быстродействующий pin фотодиод, фосфид индия, свч, сверхкороткие оптические импульсы, синхронизация мод.

Цель проекта:
В настоящее время классические электронные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) достигли фундаментального предела по частоте работы (2,5 - 3 ГГц). От этого недостатка избавлены радиофотонные АЦП, которые способны работать до сотни ГГц. Основными компонентами радиофотонного АЦП являются лазер с ультракороткими импульсами (несколько пикосекунд), который будет задавать частоту дискретизации аналогово сигнала и быстродействующий фотоприемник (ФП) с полосой пропускания десятки гигагерц. Таким образом целью данного проекта является получение значимых научных результатов в области физики и технологии создания кристаллов лазеров ультракоротких импульсов с пассивной синхронизацией мод (ПСМ) и высокочастотных p-i-n ФП спектрального диапазона 1300-1600 нм на основе полупроводниковых наногетероструктур InP/InGaAs/InAlAs. В задачи проекта входит: 1. Математическое моделирование разрабатываемых кристаллов PIN фотоприемников (ФП) и лазеров с пассивной синхронизацией мод (ПСМ) на спектральный диапазон 1.3 – 1.6 мкм на основе технологической платформы InP. 2. Разработка маршрутно-технологической карты изготовления кристаллов ФПPIN и кристаллов лазеров ПСМ. 3. Создание макетов кристаллов ФПPIN и кристаллов лазеров ПСМ.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе проекта планируется разработать математическую модель работы лазера с пассивной синхронизацией мод и быстродействующего фотоприемника. Модель лазера позволит находить форму и мощность выходного импульса, а также оценить среднеквадратичное значение временного дрожания (джиттер) при разных топологических параметрах лазера (ширина полоска, толщина волновода, объем активной области, величина оптического ограничения).
В результате численного решения модели фотоприемника будет получена полоса пропускания в зависимости от толщины активного поглощающего слоя и площади верхнего контакта.
также будут разработаны лабораторные технологические инструкции на процесс прецизионного сухого травления многослойных наногетероструктур, на процесс планаризации/изоляции диэлектриком поверхности полупроводника, на процесс формирования омических контактов, макеты кристаллов, технологическая документация на разработку макетов кристаллов лазеров ПСМ и p-i-n ФП.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В результате проекта планируется создание следующей научно-технической продукции:

1. Лазер с синхронизацией мод в спектральном диапазоне 1.3 - 1.6 мкм на основе технологической платформы InP: дизайн, эпитаксия, изготовление кристаллов.
2. Быстродействующих фотоприемник спектрального диапазона 1.3 - 1.6 мкм на основе технологической платформы InP: дизайн, эпитаксия, изготовление кристаллов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Основной областью применения создаваемой научно-технической продукции является элементная база для радиофотоники, в частности, для радиофотонных АЦП, предназначенных для оцифровывания сигналов с полосой в десятки гигагерц.

Текущие результаты проекта:
На данный момент разрабатывается математическая модель лазера с пассивной синхронизацией мод и быстродействующего фотоприёмника на спектральный диапазон 1.3 - 1.55 мкм. Рассчитаны топологические параметры лазера: длина резонатора, которая определяет частоту работы и ширина полоска, которая выбирается из условия одномодовости волновода. Для фотоприемника заданного спектрального диапазона определены толщина активного поглощающего слоя и площадь верхнего слоя.

Разработан тестовый комплект фотошаблонов для отработки технологических операций:
1. плазмохимическое осаждение и травление диэлектрических слоев SixN;
2. формирование омических контактов к приконтактному слою р+-InGaAs и проводящей подложке n+-InP;
3. плазмохимическое травление эпитаксиальной гетероструктуры InGaAs/InP под защитой диэлектрика; гальваническое осаждение металлизации.

Разработаны экспериментальные маршруты изготовления кристаллов лазеров с ПСМ и p-i-n ФП.