|
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，發明TL的工程師表示，這種器件非常適合半導體轉向整合光學的趨勢；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(conservation of charge)，以及基爾霍夫定律(Kirchhoff's Law)。 美國伊利諾大學教授 Milton Feng表示：“就像是晶體管對現今的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。”Milton Feng與其同事Nick Holonyak、在讀博士Han Wui Then一同發明晶體管激光器。晶體管激光器雖然已經問世約六年的時間，但其發明人卻是一直到最近才為該技術與傳統電路理論之間的失配(miss- match)問題找到解答。 在喬治˙歐姆(Georg Ohm)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(Gustav Kirchhoff)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，流入該節點的電流總量會與流出該節點的電流總量相同。”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(energy conservation)。 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(也就是激光器發光之處)的充放電機制模型。也因此，現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。 該原型的發光層是以砷化銦鎵(indium gallium arsenide)量子阱、以三明治夾層方式與p型半導體基底組合而成；其發光腔(emitting cavity)為2.2μm寬、0.85cm長，發光波長1.0μm，閾值電流40mA，能在3GHz頻率對該激光進行直接調變。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塊。 |
