基于REC技术的低成本可调谐窄线宽DFB激光器阵列芯片研究

Owing to its large capacity, high sensitivity and spectral efficiency，the coherent optical communication technique is considered to be an ideal solution of improving the communication speed of the network. The tunable lasers with narrow linewidth are the key components of the coherent optical communication system, which decide the capacity of the communication system. Low-cost tunable narrow linewidth DFB laser arrays are investigated for the application of coherent optical communication system using reconstruction-equivalent chirp (REC) technique. The factors influencing the linewidth of the DFB lasers are studied theoretically. In order to narrow the linewidth of the DFB lasers, gratings with complicated structures will be fabricated using the REC technique. The spatial hole burning effect and mode competition in the DFB laser arrays will also be analyzed.

相干光通信技术具有带宽大、灵敏度高、频谱利用率高等特点，是提高光通信速率的理想解决方案。可调谐窄线宽激光器是相干光通信系统的核心器件，激光器线宽的大小直接影响到整个光通信系统的通信容量。本项目针对相干光通信系统的要求，研究基于重构-等效啁啾技术低成本可调谐窄线宽DFB激光器阵列芯片。理论上分析影响激光器线宽的主要因素，实验上利用重构-等效啁啾技术设计复杂光栅结构以压窄激光器线宽。本项目还将研究窄线宽激光器所具有的空间烧孔、模式竞争等基础理论问题。

相干光通信技术是光通信系统中干线传输的主要技术。可调谐窄线宽激光光源是相干光通信系统中的核心器件决定了干线传输的通信容量，目前我国的可调谐窄线宽激光光源主要依赖进口。分布反馈（DFB）激光器阵列芯片是实现可调谐窄线宽激光器的重要技术之一。但是分布反馈激光器阵列存在制作工艺复杂、波长控制不准等难题，制作成本较高。本项目针对DFB激光器阵列芯片存在的问题，基于重构等效啁啾技术研制可调谐窄线宽DFB激光器阵列芯片。主要研究了可调谐窄线宽DFB激光器的材料结构设计、DFB激光器的线宽压缩以及阵列激光器的波长精确控制问题。研制了20通道波长间隔1.62nm DFB激光器阵列芯片，波长覆盖范围达32.4nm，波长控制精度±0.2nm；研制了等效CPM-等效切趾4通道窄线宽可调谐激光器芯片样品，通过温度调谐可实现32通道50GHz间隔激光输出，输出功率>10mW，激光器的线宽为160kHz；研制了弯曲波导DFB激光器，该激光器与π相移激光器相比能够更好抑制空间烧孔效应，具有更好的单模特性，可用于可调谐窄线宽DFB激光器的制备；外腔反馈技术与DFB激光器阵列技术相结合，研发了基于外腔反馈的窄线宽DFB激光器芯片，通过反馈激光器的线宽可以压缩到100kHz以内。本项目将重构等效啁啾技术引入到可调谐窄线宽DFB激光器阵列芯片的设计和制备过程中，芯片制作流程与传统DFB激光器的制作流程完全兼容，且芯片制作效率更高、波长控制精准，有望实现可调谐窄线宽DFB激光器芯片的低成本生产，对于我国的光通信产业具有主要的实用意义。