随着超高速光互连、相干光通信、相干检测等技术的不断发展, 对激光光源的线宽、相频噪声、可调谐性和稳定性等都提出了更为严格的要求。利用基于CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺的硅光子芯片与半导体增益芯片各自的优势, 将二者准单片集成实现结构紧凑、低功耗和高稳定性的窄线宽半导体激光器成为近年的研究热点。该结构可通过微环谐振器、环形反射镜和马赫曾德干涉仪等提供光反馈压窄线宽, 并实现宽调谐范围和稳定功率输出。本文主要阐述了硅光子芯片外腔半导体激光器的最新研究进展, 针对几种包含微环谐振器的结构进行了分类介绍, 深入讨论了增加耦合效率和降低端面反射率等技术难题。针对未来空间光通信和光互连等应用前景, 展望了该类激光器在功率提升和光子集成方面的未来发展方向。

根据磁光非互易相移原理,通过分析硅基磁光波导中导波光模式对磁化强度的敏感性,提出一种CeYIG/Si-CeYIG/SiO2硅基磁光波导结构,仿真分析了其模场分布和有效折射率的磁化强度依赖关系。将两个硅基磁光波导垂直放置并分别组成两个微环谐振器,进而设计出三维磁场传感芯片,通过测量两个微环中TE和TM两种模式下微环谐振波长的移动,可获得磁化强度或磁场的大小和方向信息。研究表明,在1 550 nm波长附近,通过优化波导截面尺寸,在CeYIG饱和磁化范围内,该磁场传感芯片在其法向和切向的磁场灵敏性分别为和,谐振波长的可移动范围约为200 pm。利用平面芯片结构实现了对三维磁场的测量,对三维磁场传感器件的小型化和集成化具有一定的指导意义。