基于硅基微環(huán)和取樣光柵的可調諧激光器研究.pdf

1、波分復用是長途干線傳輸和城域光網(wǎng)的主要技術，全球每年建網(wǎng)超過一百億美元，目前單纖商用系統(tǒng)波分復用數(shù)已突破百位數(shù)，前沿實驗系統(tǒng)波長數(shù)已突破千位數(shù)，光網(wǎng)絡建設中大量需要波長可調諧激光器，其技術一直是國際競爭焦點。鑒于國內目前可調諧激光器芯片和裝備均依賴于進口，本論文針對基于硅基微環(huán)單環(huán)和基于取樣光柵的兩種波長可調諧激光器進行探索和研究。主要創(chuàng)新點和技術貢獻如下：
　　提出了一種硅基微環(huán)單環(huán)芯片的實現(xiàn)方案，包含一個微環(huán)諧振腔、一個3dB

2、合束/分束器、模斑變換器和光柵耦合器。該方案結構緊湊，調諧方式簡單，解決了同類硅基多微環(huán)芯片中復雜的調諧控制問題。針對硅基波導芯片與增益芯片耦合效率低的問題，芯片的輸入/輸出端采用懸臂梁式反向楔形模斑變換器結構，增大了耦合光斑，減小了耦合損耗。芯片的測試結果表明，其具有大于19nm的自由光譜范圍，加熱效率達到70pm/mW。
　　提出了一種基于硅基微環(huán)單環(huán)芯片的波長可調諧激光器組件實現(xiàn)方案，相比較于多個微環(huán)的激光器結構，該組件僅通

3、過對單個微環(huán)的調諧就實現(xiàn)了標準的ITU-T波長輸出，且無需額外的波長鎖定裝置。同時，針對芯片間直接耦合對貼裝精度要求高的問題，該激光器在優(yōu)化的輸入/輸出結構上，采用雙透鏡的自由光路耦合方案，增加了耦合容限，降低了貼片精度。
　　建立了一種多模速率方程和頻域相結合的激光器特性分析方法，解決了外腔型可調激光器中有源增益和無源調諧元件共同作用下的特性模擬問題。該模型的建立為設計此類可調諧激光器起到了良好的指導作用。
　　研制了蝶形

4、封裝硅基微環(huán)單環(huán)的波長可調諧激光器組件，實現(xiàn)了標準ITU-T通道間隔100GHz，大于17nm的波長調諧范圍，29mW的輸出光功率，邊模抑制比大于56dB，線寬小于150kHz。實驗證明該激光器可滿足高速相干光傳輸系統(tǒng)CO-OFDM的應用要求。
　　提出方案并完成了基于取樣光柵的級聯(lián)DFB波長可調諧激光器芯片。該芯片采用級聯(lián)DFB的共腔結構延展激光器總腔長，達到壓窄線寬的目的，從而解決了單片集成型波長可調諧激光器難以實現(xiàn)窄線寬的問