硅基混合集成激光器的實驗研究.pdf

1、單片集成度的日益提高，使得光互連技術在未來的集成光學發(fā)展中扮演的作用越來越大。在大數(shù)據、云計算等新技術層出不窮的時代，高速、大容量的信息傳遞需求帶動了超高速器件的發(fā)展，硅基光電集成技術具有的低損耗、高帶寬、低成本和成熟的CMOS工藝兼容性等優(yōu)勢，成為了主要的研究熱點。在片上光互連技術和硅基光電子技術不斷更新的背景下，利用有源發(fā)光介質與硅基波導器件相集成制備片上混合光源，對片上全光通信和片上光子器件互連集成有著十分重要的意義。本文基于SO

2、I波導諧振腔結構，利用III-V族半導體放大器（SOA）與硅基波導諧振腔構成硅基激光器，開展了硅基混合集成激光器的實驗研究。完成測試諧振腔反射譜和激光譜測試系統(tǒng)的搭建，用于對不同器件的反射率、帶寬和輸出功率進行測量，還搭建了低相干模式檢測系統(tǒng)用于檢測雙環(huán)內部模式分布。
　　本研究主要內容包括：⑴介紹了激光激射的工作原理，諧振腔內部模場分布，分析了微環(huán)諧振腔的濾波特性，從理論上構建了微環(huán)諧振腔的設計模型，為后續(xù)微環(huán)器件的制作與實驗的

3、提供了理論依據。⑵實驗測試和分析了幾種硅基微環(huán)反射腔，實現(xiàn)了高反射率，低插入損耗的硅基反射腔鏡，激光輸出功率最高可達6.1mW，消光比在30dB以上。⑶研究了雙環(huán)反射腔鏡的模式特性，實現(xiàn)了輸出模式可選擇的激光器，并通過低相干檢測系統(tǒng)分析了雙環(huán)結構的內部模場與波長分裂特性。⑷進行了SOA與硅基反射腔鏡端面集成的初步實驗研究，采用金屬鍵合方式制作了硅基混合的有源芯片，通過對接耦合方式與無源波導的進行了光路對準，測得了四種微環(huán)諧振腔的濾波譜線