磷化銦基可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器和單片集成光子路由器研究.pdf

1、上世紀(jì)六十年代半導(dǎo)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(shù)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?qū)α畠r(jià)帶寬需求的不斷膨脹，目前各企業(yè)對(duì)于可調(diào)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(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。本課題聚焦于開發(fā)高性價(jià)比的半導(dǎo)體可調(diào)諧激光器，并推向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用;同時(shí)基于本文提出的V型耦合腔可調(diào)諧激光器進(jìn)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(shù)打下基礎(chǔ)。
　　現(xiàn)階段市場上流行的單片集成半導(dǎo)體可調(diào)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(diào)諧激光器，該激光器利用游標(biāo)效應(yīng)，通過改變有源區(qū)溫度移動(dòng)有源材料增益譜拼接多段單電極調(diào)諧曲線的方法取得了40nm以上的數(shù)字式調(diào)諧范圍，而且2.5Gbps調(diào)制信號(hào)在單模光纖中成功傳輸了50km，眼圖消光比6.7dB，功率代

3、價(jià)為0.93dB。同時(shí)本文還優(yōu)化設(shè)計(jì)了V型耦合腔可調(diào)諧激光器，并利用時(shí)域行波模型對(duì)其性能進(jìn)行了全方位的分析，通過采用兩段無源波導(dǎo)作為調(diào)諧波導(dǎo)取得了21×100GHz的數(shù)字式調(diào)諧、16.8nm的準(zhǔn)連續(xù)調(diào)諧、納秒級(jí)時(shí)延的快速波長切換以及10Gbps的大信號(hào)調(diào)制性能。半波耦合單環(huán)可調(diào)諧激光器和V型耦合腔可調(diào)諧激光器的優(yōu)越表現(xiàn)和廉價(jià)特性使他們可以廣泛應(yīng)用于WDM PON、數(shù)據(jù)中心和各類傳感器。
　　為了進(jìn)一步擴(kuò)大自由光譜范圍，我們提出了半

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