モノリシック集積レーザーダイオードにおけるASE-FFTベースDBR反射スペクトル再構成と内部反射解析

科学分野:

• フォトニクス
• 集積光学
• 半導体レーザー

背景:

• モノリシック集積チューナブル電気変調レーザー（TEML）は、内部光学特性の精密な特性評価を必要とします。
• フォトニック集積回路（PIC）の性能と歩留まりを最適化するためには、非破壊解析手法が不可欠です。

研究 の 目的:

• TEMLにおける内部反射特性を解析するための、非破壊的、オンチップ手法を開発・検証すること。
• TEML内の分布型ブラッグ反射鏡（DBR）の反射率、スペクトルシフト、界面反射率を定量化すること。

主な方法:

• 閾値以下のスペクトルへの増幅自発放出（ASE）ベース高速フーリエ変換（ASE-FFT）の適用。
• DBRセクションの選択的逆FFTによる固有ブラッグスペクトルの再構成。
• キャビティ損失推定のための調和振幅比解析。

主要な成果:

• 1542.2 nmで21%のDBR反射率、50 mAのDBR電流で約3.2 nmのブラッグ波長シフトを達成しました。
• 反射防止コーティングからの約11 dBの反射率低下と、残留活性-不活性界面反射率を定量化しました。
• 電気吸収変調器バイアスによる吸収誘起スペクトル狭窄と距離領域応答におけるベースライン上昇を観察しました。

結論:

• ASE-FFT法は、TEMLにおける反射率の特性評価のための、低複雑度、リアルタイム、空間分解ツールを提供します。
• この技術は、様々なフォトニック集積回路のスペクトル特性評価と反射率マッピングに適用可能です。
• この方法は、外部光源や干渉計の必要性を排除し、オンチップ解析を簡素化します。