多波長微腔鐳射器陣列向應用邁進
- 發佈時間：2014-10-22 08:33:12 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
微腔鐳射器是當今資訊光子學研究領域最為活躍的研究方向之一。研究低功耗小體積的微腔鐳射器及微光探測器，不僅符合綠色資訊網路發展的需要，而光互連的應用對資訊技術發展更為重要。由中國科學院半導體研究所整合光電子學國家重點聯合實驗室主任黃永箴研究員帶領的研究團隊，採用普通接觸光刻、介質淀積以及幹法刻蝕技術，率先研製出多邊形和圓形定向輸出微腔鐳射器後，利用鍵合技術又實現了III-V半導體鐳射器材料和硅基光波導的整合，研製出Si基混合整合的多波長微腔鐳射器陣列向應用邁進。
鐳射器的基本要素光學諧振腔提供光反饋以實現腔中光波的相干疊加，當增益與損耗相抵消時就能實現諧振模式的自激振蕩。由於微腔鐳射器具有低閾值和高速調製等特點，而且在微納尺度的諧振腔中鐳射模式與腔內發光物質的耦合可能産生一系列腔量子電動力學(QED)效應。這種鐳射器比傳統的半導體鐳射器適於做光子整合晶片的光源，在光整合、光互連、光神經網路，以及光通訊等方面具有廣泛的應用前景。黃永箴研究員帶領的研究團隊在國家自然科學基金、國家重大基礎科學研究和國家863計劃項目持續支援下，系統研究了定向輸出的多邊形和圓形諧振腔鐳射器，研製出多種單向輸出的微腔鐳射器及多波長鐳射器列陣。提出利用模式耦合現象，實現高品質因子的耦合模式微腔鐳射器單向輸出，大大降低了所要求的工藝難度。雖然直觀認為模式光線將在繞圓形諧振腔一週內到達沒有限制的輸出波導端口，降低了模式壽命，不易激射。但實際上輸出波導引入的非對稱性會造成模式耦合，改變了模式場分佈，因而仍能具有高的模式品質因子有利於低閾值激射並實現定向輸出。
針對微腔鐳射器在光互連和光子整合等資訊光電領域的應用，研究團隊分析了微腔鐳射器的吸收損耗及模式品質因子對高速調製特性的影響，通過優化模式品質因子，目前已研製出小信號調製頻寬達20GHz的微腔半導體鐳射器；並將研究單模高速調製微腔鐳射器與光放大器的整合，以實現高速單模大功率鐳射器及其應用。（束洪福）
