【正文】 于大電流注入下的芯片發(fā)熱問題嚴(yán)重，同時(shí)SiO2 波導(dǎo)層對(duì)若的擴(kuò)散有阻擋作用，因此注入電流不能太高，這就影響了調(diào)諧范圍。；通過有效折射率變化曲線可以看出，有效折射率的變化隨著波導(dǎo)近似線性，并且在上述參數(shù)下的折射率變化在310－3。我們同時(shí)考慮了強(qiáng)反饋和若反饋兩種情況。關(guān)于激光器對(duì)調(diào)制的共振增強(qiáng)效應(yīng)我們將在第五章有較為詳細(xì)的分析。自由運(yùn)轉(zhuǎn)的激光器表現(xiàn)為多縱模振蕩。為了滿足人們對(duì)信息的大量需求，將來的網(wǎng)絡(luò)必將是采用全光交換和全光路由的全光網(wǎng)絡(luò)(AON)，OTDM 的一些特點(diǎn)使它作為將來的全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案更具吸引力：(1)、可簡單地接入極高的線路速率(高達(dá)幾百Gbit/s)，目前OTDM 系統(tǒng)單通道速率達(dá)到了160 Gb/s；(2)、支路數(shù)據(jù)可具有任意速率等級(jí)，和現(xiàn)在的技術(shù)如SDH 以及ATM 網(wǎng)絡(luò)兼容性好；(3)、由于是單波長傳輸，大大簡化了放大器級(jí)聯(lián)管理和色散管理；(4)、雖然網(wǎng)絡(luò)的總速率很高，但在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，電子器件只需以本地?cái)?shù)據(jù)速率工OTDM 和WDM 技術(shù)具有一定的互補(bǔ)性，OTDM 是WDM 技術(shù)的有效補(bǔ)充，兩者的結(jié)合可支撐未來超高速光通信網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。二、激光器鎖模技術(shù)的發(fā)展激光器的鎖模技術(shù)并不是一個(gè)新的技術(shù)，它是隨著激光器的發(fā)展而發(fā)展的。 描述縱模模式鎖定情況下的光脈沖輸出 N=5 描述半導(dǎo)體激光器鎖模動(dòng)態(tài)特性的方法能夠較準(zhǔn)確描述半導(dǎo)體鎖模激光器的動(dòng)態(tài)特性的方程為一組耦合的行波速率方程組。(e)圖的意義在于，利用行波速率方程可以很自然的模擬激光器的共振增強(qiáng)效應(yīng)。所謂“強(qiáng)反饋”指激光器端面反射率比較低，增透膜鍍制的質(zhì)量比較高，“弱反饋”指激光器端面反射率相對(duì)較高的情況[13]。 OLCR 用于光纖光柵及光波導(dǎo)參數(shù)的測量OLCR 一般原理 OLCR基本原理圖光學(xué)低相干反射(OLCR：Optical Lowcoherence Reflectivity)是1987年左右出現(xiàn)的一種新的測試技術(shù)[17], 其主要應(yīng)用于測量光通信無源波導(dǎo)器件對(duì)接端面的回波損耗并精確定位波導(dǎo)組件的光學(xué)端面，定位精度一般可以達(dá)到幾十微米。因此電光可調(diào)諧激光器只能實(shí)現(xiàn)比熱光可調(diào)諧激光器小的調(diào)諧范圍。顯然，如此低的反射率使得制作難度相當(dāng)大。本論文圍繞光纖光柵外腔激光器的分析、設(shè)計(jì)、與制作，進(jìn)行了多方面的研究工作，具體工作總結(jié)及結(jié)論如下[29]：1．利用有限差分的方法數(shù)值模擬了描述激光器動(dòng)態(tài)特性的行波速率方程，給出了DFB 激光器，單片集成的主動(dòng)鎖模激光器的動(dòng)態(tài)輸出特性；2．利用散射矩陣模型，并仔細(xì)考慮了激光器和光纖光柵之間的耦合效率，分析了光纖光柵激光器的靜態(tài)特性，包括振蕩波長，邊模抑制比與器件制作參數(shù)的關(guān)系，如外腔長度，耦合效率，端面反射率等，分析了制作高邊模抑制比的光纖光柵外腔激光器的關(guān)鍵問題－對(duì)接耦合；3． 根據(jù) OLCR 原理分析了光纖光柵、波導(dǎo)等器件的時(shí)域響應(yīng)特性，分析發(fā)現(xiàn)了啁啾光柵的平頂響應(yīng)特性；指出了測量波導(dǎo)損耗的多次反射峰的實(shí)質(zhì)是時(shí)域反射信號(hào)的傅立葉系數(shù)；并指出了這種方法的適用范圍為較高折射率材料的波導(dǎo)；4． 分析了外腔激光器共振增強(qiáng)效應(yīng)，并指出共振增強(qiáng)效應(yīng)來源于激光器諧振腔對(duì)應(yīng)的高階諧波分量對(duì)調(diào)制信號(hào)的共振響應(yīng)，初步分析了光纖光柵外腔有效反射率對(duì)器件調(diào)制產(chǎn)生的影響，對(duì)比了弱反饋和強(qiáng)反饋情況下有效反射率對(duì)光脈沖的影響；5．利用一端鍍有增透膜的體材料激光器芯片與光纖光柵對(duì)接耦合，實(shí)現(xiàn)了閾值電流40mA，邊模抑制比高達(dá)48dB 的單縱模輸出；測量了振蕩波長、SMSR 等特性與對(duì)接耦合的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)與理論模擬符合的較好；6． 利用 的InAlGaAs 多量子阱外延片制作了集成兩段式激光器芯片，測試了器件的IV 特性，觀察到了雙穩(wěn)現(xiàn)象，提出利用反向以及正向調(diào)制飽和吸收區(qū)的方法作為鎖模的機(jī)制[28]；激光器小信號(hào)調(diào)制實(shí)驗(yàn)獲得了12 GHz 的調(diào)制帶寬；7． 的InGaAsP/InP 外延片制作了高頻調(diào)制的兩段式激光器芯片；并嘗試制作了幾種可高頻調(diào)制的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；8．提出一種利用改變波導(dǎo)有效折射率制作啁啾布拉格光柵的方法，模擬表明當(dāng)脊波導(dǎo)的寬度從3μm 變化到5μm 時(shí)，有效折射率變化了310－3，通過改變波導(dǎo)參數(shù)足可以設(shè)計(jì)任意啁啾量的光柵；9．提出一種混合集成的硅基可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。 集成電吸收調(diào)制器的光纖光柵外腔激光器的制作我們提出了一種簡單的光纖光柵外腔激光器，管芯的主要結(jié)構(gòu)為同一有源區(qū)結(jié)構(gòu)的調(diào)制器和激光器集成，再與光纖光柵耦合形成光纖光柵外腔激光器。典型的外腔激光器由一端鍍上增透膜的半導(dǎo)體激光器和外反射鏡構(gòu)成，它的腔長也是比較長，因此小信號(hào)調(diào)制時(shí)除了可以看到張馳振蕩峰以外，激光器在相對(duì)于激光器腔長及腔長倍數(shù)的諧振頻率處出現(xiàn)處對(duì)調(diào)制信號(hào)響應(yīng)的增強(qiáng)效應(yīng)，稱之為共振增強(qiáng)效應(yīng)[24]因?yàn)閱喂芗す馄鞯那婚L較短，對(duì)應(yīng)的諧振頻率較高，一般為上百GHz，因此一般的小信號(hào)測試系統(tǒng)只能觀察到由載流子壽命和器件RC 響應(yīng)形成的張馳振蕩峰，而很難觀察到較高頻率的激光諧振增強(qiáng)峰[23]。目前基于OLCR技術(shù)的測量設(shè)備已經(jīng)獲得了商用，如Agilent公司的8504B精密反射儀。為考慮對(duì)接距離對(duì)耦合效率影響時(shí)兩種情況下的有效反射率曲線。國際電信聯(lián)盟(ITU) 規(guī)定了WDM ( nm)為基準(zhǔn)，信道間隔為100GHz ()，甚至50GHz (),各信道的光源要求控制波長精度為通道間隔波長的1/10，因此對(duì)光源提出了極高的要求。當(dāng)對(duì)激光器進(jìn)行一定的調(diào)制，則經(jīng)過調(diào)制的行波在傳播過程中經(jīng)過放大，反饋，最終形成穩(wěn)定的脈沖輸出。Herman A. Haus系統(tǒng)地介紹了鎖模激光器的發(fā)展歷史[2]程。OTDM 相對(duì)于WDM 的研究較晚，自上世紀(jì)90 年代才開始得到廣泛研究，但是在短短的十年間就取得了巨大成就。本章我們用有限差分的數(shù)值方法模擬了耦合的行波速率方程組，該方法能夠較準(zhǔn)確地模擬鎖模的動(dòng)態(tài)過程，給出了典型的DFB的動(dòng)態(tài)過程以及主動(dòng)鎖模激光器的鎖模過程。(e)圖是根據(jù)式()計(jì)算的激光器的強(qiáng)度響應(yīng)。 激光器與光纖光柵的對(duì)接耦合研究[12]在光纖光柵外腔激光器的制作過程中，半導(dǎo)體激光器，端面鍍制增透膜，光纖光柵的寫入，光纖外腔的距離的參數(shù)在制作過程中一般來說是固定的，即制作好之后各個(gè)參數(shù)一般不容易改變，最終可以控制的參數(shù)就是耦合封裝過程中的激光器端面與光纖端面的對(duì)接距離Lg 以及耦合效率η 的改變。這里我們利用有限差分束傳播方法(FDBPM)計(jì)算出Neff 隨距離的變化曲線。對(duì)于電光調(diào)諧，根據(jù)硅的等離子色散效應(yīng)[22]，當(dāng)注入載流子濃度較低時(shí)，折射率隨著載流子注入而減小，同時(shí)載流子吸收效應(yīng)較小，隨著注入濃度測增加吸收系數(shù)明顯增大。它的制作包括幾個(gè)關(guān)鍵方面：半導(dǎo)體激