激光加工可改善中红外半导体核心光纤性能

2019-05-30 14:25

中红外波段半导体光纤具备实现二氧化硅玻璃光纤所不能实现功能的潜力，例如固有光检测和光发射等。光电探测可以通过III-V族和IV族半导体完成，而光发射可以使用III-V族半导体完成。

日前，来自挪威科技大学的研究人员正在研制由III-V族和IV族半导体组成的光纤，并通过使用CO₂激光加工改进其性能。这些设备可在红外波段光传输硅（一种IV族半导体）光纤中将那些极具潜力的锑化镓（GaSb，III-V半导体）光发射器进行融合。

为了制造这种光纤，研究人员将熔融芯GaSb / Si纤芯混合预制棒拉制成具有150μm纤芯的光纤，其中SI中嵌入了小晶体GaSb并与光纤轴对齐。随后，他们用CO₂激光器对该光纤进行加热，以进一步隔离GaSb区域，使其周围的光传输硅重新生长。激光束首先熔化GaSb，然后通过热传递熔化部分硅，使GaSb斑点移动并重新成形；沿着激光束的移动焦点形成富含GaSb的区域，从而在硅内产生长达1.4mm的GaSb晶体。

研究人员使用波长为1064 nm的激光实现了光致发光波长为1600 nm的GaSb晶体，表明晶体质量很高。研究员Ursula Gibson表示：“我们的研究成果，是向光纤传输开放大部分电磁波谱迈出的第一步，也是最重要的一步。”