日本采用量子点和硅光子学技术研发出波长可调激光器

一种新型波长可调异构激光器采用量子点（QDs）技术和硅光子技术，在1000–1300 nm波长范围内具有较大光学增益，适合与其他有源器件和无源器件共同组成高度集成光子学器件。

 位于仙台市的日本东北大学和位于东京的日本情报通讯研究机构（NICT）合作研究出了一种超小封装的新型波长可调异构激光器样品。该器件的中心波长为1230 nm，围绕该中心具有44 nm调谐宽带。

最近研发的大容量光纤传输系统采用了波分复用（WDM）密集频率通道系统。因为在1530–1565 nm的传统波段（C波段）的频率通道已人满为患，波分复用系统的频谱利用率趋于饱和。然而，更多的未被利用的频率资源则埋藏在近红外（NIR）区域，如1000-1260 nm的千波段（T波段）和1260-1350 nm的原始波段（O波段）。

基于量子点的光学增益介质有各种吸引人的特性，包括超光增益带宽、高温设备稳定性和小线宽增强因子等，同时，基于绝缘硅片（SOI）结构的硅光子线波导易于构建高度集成光子学器件。

用于短距离数据传输的光子器件需要较小的封装尺寸和较低的功耗。因此，结构紧凑、低功耗的波长可调半导体激光器是大容量数据传输系统的关键。由于该系统将使用未开发的频段进行数据传输，因此，由量子点光学增益介质和硅光子学外腔制备而成的波长可调异构激光二极管是该系统最佳的选择。

研究人员使用量子点生长技术在大直径砷化镓（GaAs）衬底上制备出量子点光学放大器做为光增益介质，采用硅光子学技术制作出波长可调滤波器。该滤波器由不同大小的环形谐振腔组成，这两个环形谐振腔通过游标效应使量子点光学放大器只反映特定波长的光。最后使用步进电机控制器将量子点光学放大器和波长可调滤波器对接在一起，最终完成器件集成。

这款波长可调异构激光器的波长调谐范围为44 nm，是目前已知的最大调谐值，不仅可作为集成了其他光学元件的硅光电平台的光源，也可作为通信用的单芯片宽带光收发模块，还能应用于生物医学成像，如光学相干断层扫描。

 这项研究一部分由战略信息和通信研发促进计划资助，该项目是日本内政与通讯部及日本社会科学研究补助金资助的项目，以推动科学研究。