宽带MEMS可调谐激光器的研究

基于可调谐激光器在光通信发射端、光路由节点和光接入网等领域的广泛应用前景，提出了一种低功耗、小体积和低成本的MEMS可调谐激光器。着重研究影响调谐范围、调谐速度和边模抑制比的因素；探索器件的关键制备技术和集成方式；研究使激光器输出波长符合ITU-T波长规定的方法；并探索MEMS可调谐激光器在光通信领域，特别是波分复用/时分复用混合无源光网络(WDM/TDM-PON)等未来接入技术上的应用，力争为我国具有自主知识产权光通信的发展做出贡献。

基于微机电系统（MEMS）的波长可调谐激光器采用MEMS来驱动波长选择单元，不仅保持了传统机械调谐外腔激光器光谱线宽窄、调谐范围大的优点，还具备高调谐精度、高稳定性、快速调谐和低功耗的优点。MEMS可调谐激光器可以通过标准的半导体加工和耦合封装工艺来实现，具备低廉的成本优势，能极大地促进光网络技术的发展。针对目前MEMS可调谐激光器的性能较差及制作工艺复杂等问题，我们提出了一种基于抛物面镜的新型MEMS可调谐激光器。在可调谐激光器的外腔内，采用光纤柱形透镜和深硅刻蚀的抛物面镜两个二维的光约束器件，组合实现光束三维方向耦合，提高了外腔耦合效率。并开发出了一套完整的器件的加工工艺，成功制作出了MEMS可调谐激光器芯片。随后，通过与新加坡微电子所的合作，对MEMS可调谐激光器进行了封装。封装后的MEMS可调谐激光器器件尺寸为3 mm × 3.2 mm；注入电流为30mA时，其输出功率约为2.5mW；其最高边模抑制比大于35dB；在保持边摸抑制比大于20 dB的情况下，实现了48.3 nm（1542.2~1578.5 nm）的波长调节范围。