Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation of the Ministry of Education, National Laboratory of Solid State Microstructures, College of Engineering and Applied Sciences, Institute of Optical Communication Engineering, and Nanjing University-Tongding Joint Laboratory for Large-Scale Photonic Integrated Circuits, Nanjing University, Nanjing 210023, China
2 School of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
3 School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, China
A wideband wavelength-tunable distributed feedback (DFB) semiconductor laser array based on the reconstruction-equivalent-chirp (REC) technique using a simple tuning scheme is demonstrated. It consists of 20 DFB lasers with matrix interleaving distributions, two-level cascaded Y-branch optical combiners, and one active semiconductor optical amplifier (SOA), all in-series integrated on one chip. Unlike the traditional thermal-electric cooler (TEC)-based wavelength-tuning scheme, the tunable REC-DFB laser array achieves a faster and broader continuous wavelength-tuning range using TaN thin-film heaters integrated on the AlN submount. By changing the injection current of the TaN resistor from 0 to 190 mA, the proposed tunable laser achieves a wavelength-tuning range of per channel and a total tuning of over 50 nm. This study opens up new avenues for realizing cost-effective and wide-tuning-range semiconductor lasers.
distributed feedback laser array reconstruction-equivalent-chirp technique tunable laser thin-film heater integrated on the submount wide tuning range Chinese Optics Letters
2023, 21(1): 011406
基于TSMC 28 nm CMOS工艺设计了一个伪差分结构的低压低功耗CMOS环形振荡器。电路包括偏置电路、环形振荡器和输出缓冲器。伪差分环形振荡器有五级延迟单元, 延迟单元采用Maneatis对称负载。在Cadence Spectre上进行前仿真。结果表明, VCO工作在0.9 V电源电压下时, 其频率调谐范围为0.65 GHz~4.12 GHz。在3.6 GHz以下频率范围内具有很好的调谐线性度。中心频率约为2.3 GHz时, 其相位噪声为-79.06 dBc/Hz@1 MHz。输出缓冲电路能够实现轨对轨的输出摆幅, 输出占空比可优化至50%。环形振荡器的功耗约为5.7 mW。
低压低功耗 伪差分 压控振荡器 对称负载 调谐范围 low-voltage low-power pseudo-differential VCO symmetrical load tuning range
1 中国科学院半导体研究所 固态光电信息技术实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
L波段取样光栅分布布拉格反射(SG-DBR)激光器在高速光通信与无源光网络中具有广泛的应用前景。本文以InGaAsP作为无源波导区材料, 从理论上分析了实现L波段宽调谐SG-DBR激光器所需的关键参数, 包括前后取样光栅的反射峰间隔、取样周期、占空比等。同时采用传输矩阵模型, 讨论了取样对数与前、后取样光栅反射特性的关系。最后得到了一组优化的SG-DBR激光器参数, 其对应的调谐范围达到47.6 nm。
L波段 传输矩阵法 SG-DBR激光器 宽调谐范围 L-band transmission matrix method SG-DBR laser wide tuning range
1 衢州职业技术学院信息工程学院, 浙江 衢州 324000
2 北京工业大学光电子技术教育部重点实验室, 北京100124
为了能够实现垂直腔面发射激光器(VCSEL)偏振无关特性,提出了将偏振无关光栅与half-VCSEL集成的方法。基于严格耦合波法,分析了光栅参数对偏振无关二维光栅反射特性的影响,经过模拟计算,发现在光栅周期为691~719 nm、光栅宽度为408.73~467.60 nm时,偏振无关二维光栅有210 nm的高反射带宽。将偏振无关二维光栅与中心波长为1.55 μm的half-VCSEL进行集成,得到了中心波长为1.55 μm的偏振无关波长可调谐VCSEL,经过光学传输矩阵计算,可得该偏振无关波长可调谐VCSEL的波长调谐范围可达93 nm。
光学器件 光栅 偏振无关 垂直腔面发射激光器 可调谐 调谐范围
1 中国科学院微电子研究所 高频高压器件与集成研发中心,北京 100029
2 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京 100049
成功实现了一款具有高输出功率和宽频率调谐范围的基波压控振荡器.其制作工艺为0.8 μm InP DHBT工艺, 晶体管的最大fT和fmax分别为170和250 GHz.电路核心部分采用了为高频应用改进的平衡式考毕兹拓扑, 在后面添加一级缓冲放大器来抑制负载牵引效应, 并提升了输出功率.DHBT的反偏CB结作为变容二极管来实现频率调谐.芯片测试结果表明, 压控振荡器的频率调谐范围为81~97.3 GHz, 相对带宽为183%.在调谐频率范围内最大输出功率为10.2 dBm, 输出功率起伏在3.5 dB以内.在该压控振荡器的最大调谐频率97.3 GHz处相位噪声为-88 dBc/Hz @1MHz.
压控振荡器 磷化铟双异质结晶体管 宽调谐范围 高输出功率 voltage-controlled oscillator InP DHBT wide tuning range high output power
长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 长春 130022
制备了一种中心波长为852 nm的内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器结构。研究了不加调谐电压时可调谐VCSEL的电流-电压-光功率关系, 注入电流为10 mA时, 得到了器件的最大输出功率为2.3 mW。结果表明, 内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器的波长调谐范围达到27 nm, 调谐效率为9 nm/V。
激光器 可调谐半导体激光器 液晶 波长调谐范围 lasers tunable semiconductor laser liquid crystal wavelength tuning range
1 长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 北京工业大学 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
为增加可调谐激光器的波长调谐范围, 提高系统的可靠性和稳定性, 基于液晶的电控双折射特性, 设计了一种中心波长为852 nm的内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器结构。分析了该结构获得宽范围波长调谐和单偏振稳定输出的物理原理, 利用传输矩阵法进一步计算整个器件下不同液晶层厚度所对应的反射谱, 得出不同液晶厚度和折射率下激光器的激射波长。结果表明, 液晶可调谐激光器单偏振波长调谐范围达到31 nm, 调谐效率大于10 nm/V。
激光器 可调谐半导体激光器 液晶 传输矩阵理论 波长调谐范围 lasers tunable semiconductor laser liquid crystal transmission matrix theory wavelength tuning range
1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 北京工业大学光电子技术省部共建教育部重点实验室, 北京 100124
微机电系统（MEMS） 垂直腔面发射激光器（VCSELs）是一种特殊光源，具有低功耗、高调制速率、宽波长调谐范围、易耦合等优点，被广泛应用于激光通信领域。为提升激光器工作性能，如扩大波长调谐范围、提高偏振对比度等，需要优化内腔亚波长光栅结构参数来改善腔内光场分布以及偏振输出模式。基于等效介质理论（EMT），并结合薄膜理论设计了针对调谐范围中心波长为850 nm、GaAs材料的亚波长光栅的较优周期、占空比、脊高的取值。分析了横电（TE）、横磁（TM）光，占空比与脊高对光栅透射率的影响。另外，通过系统模拟，对比了未刻蚀光栅、光栅未优化及光栅优化后的激光器波长调谐范围，结果表明：针对特定波长调谐范围及光栅材料，通过优化光栅参数可实现光栅对TE或TM光的增透，增强半导体腔和空气隙之间光场的耦合，进而扩大激光器的波长调谐范围。
激光器 可调谐半导体激光器 亚波长光栅 等效介质理论 透射率 波长调谐范围
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
构建了一种基于Littman-Metcalf 结构的外腔半导体激光器。该激光器采用基于星形柔性铰链转动机制的紧凑型设计，并利用有限元分析的方法对其机械结构进行了分析及设计，转动臂实现了高达3.7 kHz的基模共振频率。根据无跳模调谐条件对外腔设计进行了优化，提高了激光器的性能。该激光器为单纵模运转，工作波长约为780 nm，无跳模调谐范围大于等于80 GHz，且在无重新装调情况下可稳定工作一年以上，表明激光器具有良好的可靠性。同时该激光器可锁定在87Rb(F=2→F′=2,3) 吸收峰上，持续时间超过24 h，其线宽为200 kHz，温度稳定度为35 MHz/℃，且稳频激光器的Allen方差在测量时间为3 s时可达到3.5×10 -11，24 h内光功率波动小于0.75%，具有较高的稳定性。
激光器 激光技术 外腔半导体激光器 大范围无跳模调谐 稳频 中国激光
2013, 40(11): 1102012
