Novel surface normal devices for light modulation and amplification

Abstract

AB3:Tietoliikenneverkkojen tarjoajat eivät enää nykyään hae ainoastaan kaikkein suurinta bittinopeutta, vaan tärkeäksi on noussut myös kustannusten laskeminen. Tämä asettaa haasteen tutkijoille, joiden tulisi kehittää komponentteja, joissa on riittävän suuri bittinopeus yhdistettynä edulliseen hintaan ja vähään ylläpidon tarpeeseen. Eräs huomiota herättänyt vaihtoehto ovat pintanormaalit optiset puolijohdekomponentit. Niissä valon ja materian vuorovaikutus tapahtuu kohtisuorassa kasvatettuun rakenteeseen nähden. Tällaisen rakenteen etuna on alhainen polarisaatioriippuvuus, helppo ja tehokas valon kytkeytyminen optisen kuidun ja puolijohteen välillä sekä pieni koko. Lisäksi rakenteen toimivuus voidaan usein testata jo kasvatetulta kiekolta ennen komponentin pakkaamista. Aikainen toimivuuden vahvistaminen on teollisuudessa tärkeää, sillä komponenttien pakkaaminen aiheuttaa huomattavan osan kokonaiskustannuksista. Pintanormaaleja komponentteja ovat esimerkiksi vertikaalisen kaviteetin omaavat pintaemittoivat laserit, optiset vahvistimet, epälineaariset Braggin peilit ja useat ulkoista kaviteettia hyödyntävät laserit. Tämän työn tavoitteena oli luoda optisesti kontrolloitu, kvanttikaivojen absorption saturoitumiseen perustuva optinen modulaattori, jossa pinnansuuntainen kontrollilaseri ja pintanormaali saturoituva absorberipeili ovat integroituna yhdelle puolijohdesirulle. Tarkoituksena oli löytää ratkaisu, jolla pystytään yksinkertaistamaan modulaattorin rakennetta niin, ettei erillistä kontrollilaseria enää tarvittaisi. Työssä käsitellään pintanormaalin optisen modulaattorin ja optisen vahvistimen prosessointia ja karakterisointia. Lisäksi työhön sisältyy tutkimus siitä, kuinka GaInNAs peräisen epälineaarisen Braggin peilin fotoluminesenssiominaisuuksiin voidaan vaikuttaa ionisäteilytyksellä sekä lämmityksen avulla. Yhteisenä tekijänä kaikille tutkituille rakenteille oli pintanormaali asymmetrinen Fabry-Perot -kaviteetti ja sen sisään kasvatettu aktiivinen kvanttikaivorakenne.

This work includes the processing and characterization measurements of optically controlled absorption modulators and surface normal optical amplifiers. Photoluminescence properties of novel type GalnNAs saturable absorber mirrors were studied as well. The study of photoluminescence properties of GalnNAs absorber mirrors was concentrated on investigating the control of the carrier dynamies of the absorbers by means af ion irradiation and thermal annealing.