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光通信用DFB-LD/EA调制器集成光源

时间：2011-12-31 22:52:03  来源： 打印本文

光通信用DFB-LD/EA调制器集成光源

2005/7/15/8:15来源：中兴通讯作者：罗毅 王健等    干线传输容量随着光纤通信的发展不断提高。要提高通信容量，就需要窄线宽、低啁啾的光源，DFB-LD因此成为高速光纤通信系统的首选。然而，受注入载流子与光子共振相互作用的限制，直接调制的半导体激光器工作速率难以进一步提高；更重要的是，直接调制的半导体激光器会产生明显的频率啁啾，不能满足高速长距离传输的需要。为此，人们将DFB激光器和外调制器组合成光纤通信发射端的光源，其中激光器工作在直流状态，高频调制信号加载在外调制器上，这样就有可能使光信号兼有单模、窄线宽、低啁啾的优点。由于分立的激光器和调制器存在光耦合次数多、稳定性差、成本高等缺点，人们开始研究DFB-LD和外调制器的集成器件。

    用于进行集成光源制作的外调制器结构主要分为两类：干涉型和电吸收型，分别以基于多量子阱材料电光效应的Mach-Zehdner调制器和利用量子限制Stark效应的电吸收(EA)型调制器为代表。干涉型调制器虽然具有对工作波长不敏感、啁啾可调的特性，但由于存在制作困难、器件尺寸较大等缺点，目前还难以推广使用。而电吸收型调制器因为具有驱动电压低、器件尺寸小、啁啾可控、制作工艺简单等优点，被广泛地应用于单片集成光源的制作。现在，DFB-LD/EA调制器集成光源已经成为干线光纤通信的首选光源。

    不少国际知名的光电子公司都推出了2.5 Gbit/s、10 Gbit/s干线光纤通信用DFB-LD/EA调制器的集成光源。需要指出的是，这些集成光源大部分采用折射率耦合DFB-LD/EA调制器集成的方式。作者所在的研究小组在国家“863”计划的资助下，采用部分增益耦合DFB-LD/EA调制器直接集成的技术路线，在国内最早实现了2.5 Gbit/s 1.55 ?滋m DFB-LD/EA调制器单片集成光源[7]。该产品通过了实际传输实验，传输距离可以达到240 km，器件总体性能和国际产品相当。进一步优化器件结构，还研制出调制带宽达到12 GHz的DFB-LD/EA调制器的集成光源，能满足10 Gbit/s干线光纤传输的需要。

    由于干线光纤通信继续向高速、大容量的方向发展，40 Gbit/s或更高速率的DFB-LD/EA调制器集成光源就成为目前的研究热点。图2所示为日本NTT公司报道的调制速率达到40 Gbit/s的集成光源结构示意图。该集成光源采用分别外延工艺进行制作，其中激光器部分采用六周期压应变InGaAsP量子阱材料作为有源层，而调制器部分则采用十四周期InGaAsP应变补偿量子阱作为的吸收层。为了减小器件的电容，该器件采用了半绝缘InP材料对脊波导结构进行掩埋，并利用聚酰亚胺材料作为调制器电极的填充材料，从而实现40 Gbit/s的高速调制。