磷化銦基可調諧半導體激光器和單片集成光子路由器研究.pdf

1、上世紀六十年代半導體激光器和光纖的問世引爆了人類的信息革命，磷化銦基的各類型光器件作為光通信技術的核心元器件也隨之取得了翻天覆地的長足發(fā)展。但隨著全球對廉價帶寬需求的不斷膨脹，目前各企業(yè)對于可調諧激光器等光器件的成本要求愈發(fā)苛刻，低成本高性能的可調諧激光器和多功能大規(guī)模集成度的光器件吸引了業(yè)界的關注，并成為目前發(fā)展的大趨勢。本課題聚焦于開發(fā)高性價比的半導體可調諧激光器，并推向產業(yè)應用;同時基于本文提出的V型耦合腔可調諧激光器進一步探索超

2、高集成度的光子路由器芯片，為未來全光路由技術打下基礎。
　　現(xiàn)階段市場上流行的單片集成半導體可調諧激光器都是基于光柵選模，成本較高。為了簡化制作工藝降低成本，本文利用半波耦合環(huán)形濾波器的選模特性提出了半波耦合單環(huán)可調諧激光器，該激光器利用游標效應，通過改變有源區(qū)溫度移動有源材料增益譜拼接多段單電極調諧曲線的方法取得了40nm以上的數(shù)字式調諧范圍，而且2.5Gbps調制信號在單模光纖中成功傳輸了50km，眼圖消光比6.7dB，功率代

3、價為0.93dB。同時本文還優(yōu)化設計了V型耦合腔可調諧激光器，并利用時域行波模型對其性能進行了全方位的分析，通過采用兩段無源波導作為調諧波導取得了21×100GHz的數(shù)字式調諧、16.8nm的準連續(xù)調諧、納秒級時延的快速波長切換以及10Gbps的大信號調制性能。半波耦合單環(huán)可調諧激光器和V型耦合腔可調諧激光器的優(yōu)越表現(xiàn)和廉價特性使他們可以廣泛應用于WDM PON、數(shù)據(jù)中心和各類傳感器。
　　為了進一步擴大自由光譜范圍，我們提出了半

4、波耦合雙環(huán)可調諧激光器，利用兩個矩形環(huán)之間的游標效應，該激光器在不移動增益譜的前提下實驗取得了35×100GHz的數(shù)字式調諧，并通過一種簡單的準連續(xù)調諧算法還實驗取得了19nm的準連續(xù)調諧。相對于傳統(tǒng)基于上載下載型濾波器的雙環(huán)激光器，本設計制作容差大，相位更加穩(wěn)定。
　　針對全光交換技術，本文提出了一款基于V型耦合腔可調諧激光器的高集成度4×4光子路由器芯片，該芯片由可調諧波長轉換器陣列和循環(huán)EDG構成，波長轉換器使用十分緊湊的V