日本采用量子點和硅光子學技術研發出波長可調激光器

　　一種新型波長可調異構激光器采用量子點(QDs)技術和硅光子技術，在1000–1300nm波長范圍內具有較大光學增益，適合與其他有源器件和無源器件共同組成高度集成光子學器件。

　　位于仙臺市的日本東北大學和位于東京的日本情報通訊研究機構(NICT)合作研究出了一種超小封裝的新型波長可調異構激光器樣品。該器件的中心波長為1230nm，圍繞該中心具有44nm調諧寬帶。

　　最近研發的大容量光纖傳輸系統采用了波分復用(WDM)密集頻率通道系統。因為在1530–1565nm的傳統波段(C波段)的頻率通道已人滿為患，波分復用系統的頻譜利用率趨于飽和。然而，更多的未被利用的頻率資源則埋藏在近紅外(NIR)區域，如1000-1260nm的千波段(T波段)和1260-1350nm的原始波段(O波段)。

　　基于量子點的光學增益介質有各種吸引人的特性，包括超光增益帶寬、高溫設備穩定性和小線寬增強因子等，同時，基于絕緣硅片(SOI)結構的硅光子線波導易于構建高度集成光子學器件。

　　用于短距離數據傳輸的光子器件需要較小的封裝尺寸和較低的功耗。因此，結構緊湊、低功耗的波長可調半導體激光器是大容量數據傳輸系統的關鍵。由于該系統將使用未開發的頻段進行數據傳輸，因此，由量子點光學增益介質和硅光子學外腔制備而成的波長可調異構激光二極管是該系統最佳的選擇。

　　研究人員使用量子點生長技術在大直徑砷化鎵(GaAs)襯底上制備出量子點光學放大器做為光增益介質，采用硅光子學技術制作出波長可調濾波器。該濾波器由不同大小的環形諧振腔組成，這兩個環形諧振腔通過游標效應使量子點光學放大器只反映特定波長的光。最后使用步進電機控制器將量子點光學放大器和波長可調濾波器對接在一起，最終完成器件集成。

　　這款波長可調異構激光器的波長調諧范圍為44nm，是目前已知的最大調諧值，不僅可作為集成了其他光學元件的硅光電平臺的光源，也可作為通信用的單芯片寬帶光收發模塊，還能應用于生物醫學成像，如光學相干斷層掃描。

　　這項研究一部分由戰略信息和通信研發促進計劃資助，該項目是日本內政與通訊部及日本社會科學研究補助金資助的項目，以推動科學研究。