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晶體管激光器(transistor-laser，TL)──即一種同時具備光學與電氣輸出的晶體管，發(fā)明TL的工程師表示，這種器件非常適合半導體轉(zhuǎn)向整合光學的趨勢；但他們也指出，若是真的開始在電路中采用TL，目前的電子學教科書恐怕都得改寫，因為TL顛覆了該領域存在已久的電荷守恒定律(conservationofcharge)，以及基爾霍夫定律(Kirchhoff'sLaw)。 美國伊利諾大學教授MiltonFeng表示：“就像是晶體管對現(xiàn)今的IC所帶來的影響，我們預期晶體管激光器也將帶來類似的影響力，為光電整合IC以及光學互連開啟新的視野。”MiltonFeng與其同事 NickHolonyak、在讀博士HanWuiThen一同發(fā)明晶體管激光器。晶體管激光器雖然已經(jīng)問世約六年的時間，但其發(fā)明人卻是一直到最近才為該技術與傳統(tǒng)電路理論之間的失配(miss-match)問題找到解答。 在喬治˙歐姆(GeorgOhm)定義了電路理論中的第一個定律之后不久，古斯塔夫˙基爾霍夫(GustavKirchhoff) 提出了迄今仍廣為傳授的、被稱為“基爾霍夫定律”的電荷守恒原則，即：“在電路的任何一個接面，流入該節(jié)點的電流總量會與流出該節(jié)點的電流總量相同。”但在晶體管激光器中，有部份電流是要前往制造激光束──也就是混合了電荷守恒與能量守恒(energyconservation)。 因此Feng指出：“新的教科書需要把激光晶體管包含在里面，‘基爾霍夫電流定律’應該被重新定義為‘基爾霍夫電流與能量定律’。” 研究人員為其基于量子阱(quantum-well-based)的晶體管激光器制作了等效電路，能用以準確地建立該晶體管激光器基底(也就是激光器發(fā)光之處)的充放電機制模型。也因此，現(xiàn)在可以通過計算機仿真的方式來研究TL電路，進行其頻率與時域(time-domain)性能的分析。研究人員并已經(jīng)在一個用三五族半導體材料所制作的晶體管激光器原型上，驗證了其算法。 該原型的發(fā)光層是以砷化銦鎵(indiumgalliumarsenide)量子阱、以三明治夾層方式與p型半導體基底組合而成；其發(fā)光腔(emittingcavity)為2.2μm寬、0.85cm長，發(fā)光波長1.0μm，閾值電流40mA，能在3GHz頻率對該激光進行直接調(diào)變。接下來，該研究團隊計劃打造可應用在IC設計的整套晶體管激光器功能區(qū)塊。 |
