基于VCL激光器的多功能集成光芯片的研究.pdf

1、近年來，我國網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，傳輸和接入能力不斷增強(qiáng)，寬帶技術(shù)取得顯著進(jìn)展，產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)初步形成，應(yīng)用服務(wù)水平不斷提升。物聯(lián)網(wǎng)、云計算、數(shù)據(jù)中心、終端服務(wù)、車載網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、可見光通信等等都將帶來網(wǎng)絡(luò)流量井噴式的發(fā)展。而波長路由技術(shù)能大大提高光通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性，光通道中的各段鏈路可采用多個波長，一旦在光通道中有空閑波長，其便可以用來構(gòu)建新的光通路。這種波長路由技術(shù)，包括波長轉(zhuǎn)換技術(shù)和光交叉連接技術(shù)，可以提高波長利用率，有效解決光交叉

2、連接中的波長競爭、動態(tài)路由規(guī)劃問題，以降低網(wǎng)絡(luò)的阻塞率，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性。
　　本課題針對全光網(wǎng)絡(luò)的需要，提出一種全光波長轉(zhuǎn)換和路由系統(tǒng)，希望能夠以V型耦合腔可調(diào)諧激光器為基礎(chǔ)，將各個不同的有源無源器件單片集成在同一芯片上，從而能夠在一定通信波長范圍內(nèi)，實現(xiàn)對光信號放大處理、轉(zhuǎn)換波長、轉(zhuǎn)發(fā)路由的功能。
　　本文中V型耦合腔激光器(VCL)是一種基于半波耦合器選模，通過兩個有微小光程差的諧振腔的游標(biāo)效應(yīng)實現(xiàn)大范圍波長調(diào)諧并有很

3、高的邊模抑制比(SMSR)的激光器。它不需要光柵，制作工藝簡單，十分便于集成。本文將基于VCL激光器提出多種方案，并通過仿真設(shè)計驗證VCL半導(dǎo)體激光器的調(diào)諧范圍擴(kuò)展、窄線寬、準(zhǔn)連續(xù)調(diào)諧、啁啾可控等性能。這種低成本高性能的可調(diào)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(guān)注，并成為目前發(fā)展的大趨勢。
　　本文結(jié)合V型耦合腔激光器，提出了延時馬赫曾德干涉型(DI-MZI)的SOA交叉相位調(diào)制(XPM)波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，設(shè)計包括延時波導(dǎo)

4、、多模干涉耦合器(MMI)、SOA、有源無源耦合器等器件，運(yùn)用時域行波模型分析目前可實現(xiàn)40Gb/s歸零碼型全光波長轉(zhuǎn)換的兩種模型。
　　本文針對單片集成的技術(shù)需求，希望通過quantum well offset、quantum well intermixing或者butt-joint集成平臺的搭建，解決上述器件集成不兼容、制作工藝復(fù)雜等問題，重點(diǎn)探索了三種集成平臺制作工藝。我們成功制作了全光路由芯片，測試實現(xiàn)2.5G的全光波長轉(zhuǎn)