大范圍可調(diào)諧激光器研究取得突破性進(jìn)展

　　Iccsz訊 日前，武漢光電國家實(shí)驗室(籌)光電子器件與集成功能實(shí)驗室，國偉華教授團(tuán)隊(III-V實(shí)驗室)提出并實(shí)驗驗證了一種新型的大范圍可調(diào)諧激光器——多通道干涉激光器。該團(tuán)隊所推出的新型可調(diào)諧激光器和現(xiàn)有的商用可調(diào)諧激光器相比，具有成本低、制作容差大以及性能好的優(yōu)點(diǎn)，并且該器件是完全在華中科技大學(xué)的校內(nèi)工藝平臺制作出來的，這標(biāo)志著華科從此具有獨(dú)立研制高端III-V族半導(dǎo)體光芯片的能力。

　　大范圍可調(diào)諧激光器在密集波分復(fù)用光通信系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用。目前商用的單片集成大范圍可調(diào)諧激光器主要有分布反饋(DFB)激光器陣列類型和分布布拉格反射(DBR)激光器類型。這些大范圍可調(diào)諧激光器都是基于光柵進(jìn)行選模的，光柵的制作需要高精度的制作工藝，如電子束曝光(EBL);同時光柵的掩埋對二次外延的要求也非常高。為了降低器件的制作難度，國內(nèi)外學(xué)者提出了許多新型的大范圍可調(diào)諧激光器方案，但目前基于這些方案的激光器的性能都還不能和商用器件的性能相比擬，因此研制新型的制作簡單、低成本以及高性能的單片集成大范圍可調(diào)諧激光器是非常有必要的。

　　國偉華教授團(tuán)隊所研發(fā)的激光器是基于八個不同長度的臂的干涉來實(shí)現(xiàn)選模的，可以使用常規(guī)的光刻工藝來進(jìn)行制作，因此降低了制作成本。除此之外，該激光器對八個臂的初始相位不敏感，因此具有大的制作容差。經(jīng)實(shí)驗測量，多通道干涉激光器目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了53.6納米的調(diào)諧范圍，同時在整個調(diào)諧范圍內(nèi)激光器單模輸出的邊模抑制比高于44 dB。

　　2016年11月15日，該研究成果以論文“Demonstration of multi-channel interference widely tunable semiconductor laser”發(fā)表在IEEE Photonics Technology Letters上 (vol. 28, no.24, pp. 2862-2865)。該激光器的表征方法以論文“Optimization algorithm based characterization scheme for tunable semiconductor lasers”發(fā)表在Optics Express上 (vol. 24, no. 18, pp. 20982-20992)。該激光器的理論設(shè)計與數(shù)值模擬以論文“Theory and simulation of multi-channel interference (MCI) widely tunable lasers”發(fā)表在Optics Express上 (vol. 23, no. 14, pp. 18040-18051)。該研究項目得到了“青年千人計劃”啟動基金以及自然科學(xué)基金面上項目(61675077)的支持。

　　圖1 多通道干涉激光器的顯微鏡圖

　　圖2 (a) 多通道干涉激光器的典型的激射譜;(b) 疊加的激射譜從188.4 THz 到 194.8 THz(200GHz間隔);(c) 對應(yīng)的邊摸抑制比以及峰值功率。