基于量子阱混杂技术的快速波长可切换Ⅴ型耦合腔半导体激光器研究
本文选题:集成光路 + 量子阱 ; 参考:《浙江大学》2015年博士论文
【摘要】:电信业进入二十一世纪之后,对网络带宽的需求还在持续增加。波分复用技术(WDM)、大范围可调谐激光器和单片集成技术的出现,极大地增加了每个光纤内传送的数据量,同时降低了光通信器件的制作成本。在过去的几十年中,量子阱混杂技术(QWI)被证明为一种简单有效的实现单片集成的方法。而其中的KrF准分子激光器量子阱混杂技术由于效果好、稳定性好,逐渐成为了最有希望的方法之一。在本文中,利用实验室现有的KrF准分子激光器开发了基于紫外激光照射的量子阱混杂技术。首次应用这项技术成功制作了FP激光器和无源波导。测试得到的FP激光器和无源波导的性能甚至比量子阱混杂之前的性能更好。随后,我们将该技术应用到V型腔激光器中,首次实现了基于载流子注入的波长调谐功能。其中腔长差5%的器件可以实现1550nm波段100GHz间隔的32个通道的单电极调谐,同时边模抑制比(SMSR)可以达到35dB,与热调谐的V型腔激光器可以媲美。此外,调谐电流仅0~40mA,比热调谐的电流(100mA)小得多。最后,我们分析了该激光器的波长切换性能。相邻通道的切换时间仅1ns左右,比热调谐的时间快了4个数量级。我们还研究了间隔通道数对切换时间的影响,发现随着间隔通道数增加,波长切换时间也随之增加,最后在10ns左右趋于饱和。这种单电极控制的快速波长可切换半导体激光器在未来的波长路由光网络中有广阔的应用前景。
[Abstract]:After entering the 21 century, the demand for network bandwidth is increasing. Wavelength division multiplexing (WDM) technology, the emergence of a wide range of tunable lasers and monolithic integration technology, greatly increases the amount of data transmitted in each optical fiber and reduces the cost of fabrication of optical communication devices. In the past few decades, the quantum well hybrid technique (QWI) has been proved to be a simple and effective method for monolithic integration. The KrF excimer laser quantum well hybrid technology has become one of the most promising methods because of its good effect and good stability. In this paper, a quantum well hybrid technique based on ultraviolet laser irradiation is developed by using the existing KrF excimer laser in the laboratory. The FP laser and passive waveguide are successfully fabricated by this technique for the first time. The performance of FP laser and passive waveguide is better than that of quantum well. Then, we applied the technique to V-cavity laser and realized the wavelength tuning function based on carrier injection for the first time. Among them, the device with 5% cavity length difference can realize the single electrode tuning of 32 channels of 1550nm band 100GHz interval, and the side mode rejection ratio (SM-SRR) can reach 35 dB, which is comparable to that of the thermotuned V-cavity laser. In addition, the tuning current is only 0 ~ 40 Ma, which is much smaller than that of a heat-tuned current of 100 Ma. Finally, we analyze the wavelength switching performance of the laser. The switching time of adjacent channels is only about 1ns, which is 4 orders of magnitude faster than that of heat tuning. We also study the influence of the number of spacer channels on the switching time. It is found that the wavelength switching time increases with the increase of the number of spacer channels, and finally tends to saturation around the 10ns. This kind of fast wavelength switched semiconductor laser controlled by single electrode has a broad application prospect in the future wavelength routing optical network.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN248.4;O471.1
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本文编号:1879487
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