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大范围可调谐激光器研究取得突破性进展

2017-01-20 09:47
络遇
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日前,武汉光电国家实验室(筹)光电子器件与集成功能实验室,国伟华教授团队(III-V实验室)提出并实验验证了一种新型的大范围可调谐激光器——多通道干涉激光器。该团队所推出的新型可调谐激光器和现有的商用可调谐激光器相比,具有成本低、制作容差大以及性能好的优点,并且该器件是完全在华中科技大学的校内工艺平台制作出来的,这标志着华科从此具有独立研制高端III-V族半导体光芯片的能力。

大范围可调谐激光器在密集波分复用光通信系统中有着广泛应用。目前商用的单片集成大范围可调谐激光器主要有分布反馈(DFB)激光器阵列类型和分布布拉格反射(DBR)激光器类型。这些大范围可调谐激光器都是基于光栅进行选模的,光栅的制作需要高精度的制作工艺,如电子束曝光(EBL);同时光栅的掩埋对二次外延的要求也非常高。为了降低器件的制作难度,国内外学者提出了许多新型的大范围可调谐激光器方案,但目前基于这些方案的激光器的性能都还不能和商用器件的性能相比拟,因此研制新型的制作简单、低成本以及高性能的单片集成大范围可调谐激光器是非常有必要的。

国伟华教授团队所研发的激光器是基于八个不同长度的臂的干涉来实现选模的,可以使用常规的光刻工艺来进行制作,因此降低了制作成本。除此之外,该激光器对八个臂的初始相位不敏感,因此具有大的制作容差。经实验测量,多通道干涉激光器目前已经实现了53.6纳米的调谐范围,同时在整个调谐范围内激光器单模输出的边模抑制比高于44 dB。

2016年11月15日,该研究成果以论文“Demonstration of multi-channel interference widely tunable semiconductor laser”发表在IEEE Photonics Technology Letters上 (vol. 28, no.24, pp. 2862-2865)。该激光器的表征方法以论文“Optimization algorithm based characterization scheme for tunable semiconductor lasers”发表在Optics Express上 (vol. 24, no. 18, pp. 20982-20992)。该激光器的理论设计与数值模拟以论文“Theory and simulation of multi-channel interference (MCI) widely tunable lasers”发表在Optics Express上 (vol. 23, no. 14, pp. 18040-18051)。该研究项目得到了“青年千人计划”启动基金以及自然科学基金面上项目(61675077)的支持。

图1 多通道干涉激光器的显微镜图

图2 (a) 多通道干涉激光器的典型的激射谱;(b) 叠加的激射谱从188.4 THz 到 194.8 THz(200GHz间隔);(c) 对应的边摸抑制比以及峰值功率。

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