4×25GHz高线性度直接调制激光器及探测器阵列集成研究

Radio over fiber (ROF) is a low cost wide band wireless access technology. Integrating a ROF system with a wavelength division multiplexing (WDM) optical network has attracted great attentions because both the overall capacity and the coverage area of the ROF system can be expanded greatly. In this project, the fabrication of monolithically integrated 4×25 GHz high linearity direct modulated laser array and photodetector array for WDM-ROF systems will be studied. The applications of these devices will enhance the performance of WDM-ROF systems greatly by reducing the complexity and the power consumption, and increasing the reliability of the systems. To obtain the devices, the following aspects will be studied: the design of InP based lasers and photodetectors with large bandwidth and high linearity; the growth of high quality semiconductor materials by MOCVD; the monolithic integration of multi-wavelength laser array with an optical combiner; the monolithic integration of photodetector array with an optical demutiplexer.

光载微波（ROF）技术是一种低成本的宽带无线接入技术。将ROF技术与波分复用（WDM）技术融合，可以极大的提高ROF接入网络的容量以及覆盖范围，是目前ROF领域的研究热点。本课题研制应用于WDM-ROF系统的1.3微米波段InP基4单元25GHz高线性直接调制激光器阵列与合波器单片集成芯片及探测器阵列与解复用分波器单片集成芯片，其应用将有效的降低WDM-ROF系统复杂度、能耗，增强系统的可靠性。. 课题研究着力解决现有理论和方法中高带宽及高线性度共存、有源无源材料高效单片集成等方面的瓶颈问题，形成国内外有特色和优势的研究成果。通过本课题研究在中国大陆地区首先掌握25GHz高线性直接调制激光器及探测器的结构设计技术及所需高质量半导体材料的MOCVD生长技术；掌握高带宽高线性直接调制激光器及探测器阵列与无源合（分）波器单片集成的结构设计及工艺制作技术。

光载微波（ROF）技术是一种低成本的宽带无线接入技术。将ROF技术与波分复用（WDM）技术融合，可以极大的提高ROF接入网络的容量，是目前ROF领域的研究热点。着眼于WDM-ROF系统应用，本项目研究内容包括高速直接调制激光器及高速探测器两个方面。. 在激光器方面开展了以下一些方面的工作：1.3μm波段InGaAlAs/InP量子阱材料设计及生长的优化，高速直接调制半导体激光器工艺优化，基于光反馈带宽增强机制的高速高线性直调DFB激光器研制，基于互注入机制的高速直调激光器研制，高速直调串列双模DFB激光器研制，低成本模斑转换器研制及单片集成4通道高速高线性直调激光器阵列芯片研制等。其中研制的基于光反馈机制的1.3μm波段DFB激光器直接调制带宽28GHz，发光功率大于17mW，研制的单片集成4通道激光器阵列芯片各通道激光器直接调制带宽25GHz，25GHz频率下1dB压缩点大于20dBm，3阶交调截止点功率大于25dBm。. 在高速探测器方面开展的研究工作包括：高速InGaAs/InP波导型单行载流子探测器（UTC-PD）研制，其0V偏压下的响应带宽大于50GHz，为已报到的同类器件的最好结果；基于扩散掺杂的InGaAs/InP UTC-PD 研制，可有效降低高速探测器与低损耗无源波导单片集成的难度；与半导体光放大器单片集成的高速光探测器研制及4通道高速光电探测器阵列单片集成芯片研制等。其中研制的4通道探测器单片集成芯片实现了片上4波长光解复用及探测功能，单路探测器响应带宽25GHz，1dB压缩点光功率大于20mW。