随着光通信技术的快速发展，光纤传输的容量呈几何式增长，对密集波分复用（DWDM）网络系统的管理和调度灵活性要求也在不断提高。波长可调模块可以满足网络管理灵活的要求，在波分复用(WDM)系统和5G网络中将会有广泛应用。而作为模块内的核心元件，可调激光器的研究就显得尤为重要。文章介绍了一种可调激光器和硅光调制器芯片混合集成封装技术，利用一种胶合标准具的设计进行波长控制，节省了半导体制冷器，减小了封装尺寸。其制作的可调激光器件能满足ITU-96通道的波长输出，且满足100 G BASE-LR4国际标准的工作眼图要求。

为了减少测试过程中人为因素引起的误差，提高掺铒光纤放大器（EDFA）的测试质量和效率，文章基于python语言设计了能快速测试EDFA瞬态的自动测试系统。根据EDFA的工作原理和速率方程，联系光纤通信过程中产生瞬态的原因设计了合理的测试方法。利用接口总线实现了该系统可由一台计算机同时控制多台测试仪器，并且通过python语言实现仪器设备的自动化控制和“一键式”自动保存各个仪器设备的测试数据和图形。实验结果表明，该系统测试精度较高，操作方便，可扩展性好，能够充分满足用户对瞬态测试的要求。

针对可调谐激光器光栅加工灵活性低和成本昂贵的问题，文章研究并设计了一种基于取样光栅（SG）的新型可调谐分布式布拉格反射（DBR）激光器以降低可调谐激光器的制作成本。文章提出利用SG取代传统DBR激光器的均匀光栅，在采用与均匀光栅相同的双光束干涉曝光工艺的情况下，可以在单片集成芯片中低成本并灵活地实现不同DBR激光器调谐范围的调整。通过对该结构DBR激光器的模拟研究发现，该激光器在工作范围内可以实现＞45 dB的边模抑制比（SMSR），单个激光器可以实现10 nm以上的调谐，不同激光器调谐范围的取值可以实现40 nm以上的整体调整。

为了提高外腔可调谐激光器热调谐标准具表面温度的均匀性, 文章采用仿真分析的方法得到热调谐标准具表面温度分布特点, 提出了优化热调谐标准具加热电极的解决方案, 以实现热调谐标准具表面温度分布均匀化的目的。文章阐述了热调谐标准具优化加热电极轨迹分布、增加石英片以增加导热路径热阻以及优化加热电极功耗分布的技术方案, 通过对优化后的热调谐标准具进行热分析模拟, 得到优化后热调谐标准具的表面温度分布。分析结果表明, 优化后的热调谐标准具表面温度差降低了77%, 具有更好的温度均匀性。通过实验还验证了热调谐标准具表面温度均匀性对激光器波长稳定性的影响。

利用纳米压印工艺及对接生长工艺制作了基于分布反馈（DFB）激光器阵列的适用于波分复用光无源网络（WDM-PON）光网络单元（ONU）的低成本光源芯片。器件使用单片集成多模干涉器进行合波输出。测试结果显示，器件平均阈值小于10 mA，边模抑制比大于40 dB，波长调谐范围大于10 nm，出光功率大于0.2 mW。

利用光荧光谱及X射线双晶衍射研究了纳米压印工艺对半导体外延材料的影响。利用纳米压印工艺制作了1.55 μm通信用分布反馈(DFB)半导体激光器，并对制作的器件进行了老化寿命试验。实验结果表明，采用软模版压印并不会劣化半导体外延材料的特性。制作的半导体激光器预期寿命与普通双光束曝光法制得的器件预期相当，表明纳米压印工艺制作半导体激光器是可靠的。

纳米压印工艺中的压印胶在固化后会发生聚合物的铰链，生成高分子聚合物，很难被一般有机溶剂清除，从而影响器件的性能。为有效去除压印残胶，提出一种利用多层掩模去除残胶的方法。 该方法首先在基片和压印胶之间沉积一层50 nm的二氧化硅作为硬掩模；接着用纳米压印工艺将光栅图形转移到压印胶上，再用干法刻蚀将光栅图形转移到基片上；最后，放入BOE (buffered oxide etchant)中漂洗数秒以去除残胶。文中总结了刻蚀底胶时间对光栅占空比的影响，对比了经过多层掩模去残胶和传统去残胶的方法处理后的光栅形貌。电镜图片结果显示，采用本文方法经过漂洗的光栅表面残胶去除干净，形貌良好，其周期约为240 nm，深度约为82 nm。实验表明，多层掩模去残胶的方法不仅能够有效地去除刻蚀残胶，同时能够避免光栅形貌的损坏。

设计制作了一种适合单片光子集成回路的InP基16通道，200 GHz通道间隔的阵列波导光栅（AWG）器件。采用偏振无关的深脊型波导以减小器件尺寸，提高光电子芯片的集成度。利用金属有机化学气相沉积（MOCVD），光刻及感应耦合反应离子束（ICP）刻蚀技术，成功研制出芯片样品。测试结果显示，器件插入损耗约-10 dB，相邻通道串扰小于-15 dB。

为了比较简单地在同一外延片上得到具有不同带隙结构的有源器件与无源器件的PIC (光子集成电路)和OEIC(光电子集成电路), 采用等离子诱导QWI(量子阱混杂)与RTA (快速热退火)技术获得了InP/InGaAsP结构材料的带隙蓝移, 其中通过在材料表面沉积不同占空比的SiO2灰度掩膜来灵活控制带隙偏移量。实验中这种方法在基片上获得了5种带隙波长, 其中最大波长偏移为75 nm, 实验结果说明这种技术是实现PIC和OEIC的有效手段, 特别是在多带隙结构中具有广阔的应用前景。

为了对宽可调谐微环耦合半导体激光器进行理论研究，提出了一种新型半导体激光器动态理论模型对其动态特性进行仿真分析。激光器的有源区采用传统的时域行波法进行模拟,由于调谐带宽大于40 nm，需要考虑增益谱线型，而无源区则先利用频域模型计算其频谱特性，再利用有限冲击响应数字滤波器转化到时域与有源区进行连接。通过仿真分析得出，微环的耦合系数对激光器的大信号调制具有十分重要的影响。低耦合系数可以获得极窄的线宽但是激光器大信号直接调制能力也会随之急剧劣化。仿真结果还显示出该类型激光器可以进行高速大范围波长调谐。