1、隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了更高的要求。通過(guò)波分復(fù)用(WDM)等技術(shù)，光纖中可以傳輸極大的數(shù)據(jù)量。然而，在路由節(jié)點(diǎn)或光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心，光纖中的光信號(hào)將被解復(fù)用、同步、整形、再生、提取頭信息、轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)后再路由到下一鏈路，這一過(guò)程中還有很多功能依賴(lài)于電域處理。光-電-光(O-E-O)轉(zhuǎn)換成為制約通信帶寬的重要因素。全光通信是指將光信號(hào)的處理更多實(shí)現(xiàn)在光層面，跨越電子瓶頸，在更低功耗、更低成本的情況下獲得更大帶寬。這是通信網(wǎng)絡(luò)

2、的一個(gè)重要發(fā)展方向。本文基于半導(dǎo)體光放大器(SOA)的交叉調(diào)制和半導(dǎo)體激光器的注入鎖定原理，提出了全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和觸發(fā)式光緩存的實(shí)現(xiàn)方式。
　　V型耦合腔激光器(VCL)是一種基于半波耦合器選模，通過(guò)兩個(gè)有微小光程差的諧振腔的游標(biāo)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)大范圍波長(zhǎng)調(diào)諧并有很高的邊模抑制比(SMSR)的激光器。它不需要光柵，制作工藝簡(jiǎn)單，十分便于集成。本文基于Ⅲ-Ⅴ位移量子阱集成平臺(tái)(Offset QuantumWell Integration Pl

3、atform)，優(yōu)化了量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合V型耦合腔激光器，提出了延時(shí)馬赫曾德干涉型(DI-MZI)的SOA交叉相位調(diào)制(XPM)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，包括延時(shí)波導(dǎo)、多模干涉耦合器(MMI)、SOA、有源無(wú)源耦合器等器件，可實(shí)現(xiàn)10Gb/s歸零碼型全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，獲得10dB以上消光比。將此結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展與級(jí)聯(lián)，我們提出了一種光纖間信道的全光路由體系。
　　憑借成熟的CMOS工藝、低廉的價(jià)格及高折射率差，Si成為理想的光路集成平臺(tái)。然而Si為

4、間接帶隙半導(dǎo)體，并不適用于做發(fā)光器件，因此，Ⅲ-Ⅴ/Si是實(shí)現(xiàn)超緊湊光子集成系統(tǒng)一個(gè)重要途徑，通過(guò)結(jié)合Ⅲ-Ⅴ材料的高發(fā)光效率，可以實(shí)現(xiàn)有源無(wú)源器件的片上集成。本文基于聚合物BCB輔助晶片鍵合(DVS-BCB Adhesive Layer Bonding)，完成了混合集成平臺(tái)的非歸零碼(NRZ)12.5Gb/s單SOA的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，并在40Gb/s下獲得清晰眼圖。SOA有源長(zhǎng)度僅為500μin。在40Gb/s時(shí)，10-5誤碼率下，功率代

5、價(jià)小于3dB，轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)覆蓋1545 nm到1560nm，功耗小于250mW。
　　除了光纖通信領(lǐng)域，在微波無(wú)線通訊中，也可以用光學(xué)方法得到更高效、便捷的解決方案。雙波長(zhǎng)激光器可以通過(guò)拍頻獲得太赫茲(THz)信號(hào)載波，并把此信號(hào)通過(guò)光纖傳輸，以極低損耗，覆蓋更大范圍，消除無(wú)線信號(hào)盲區(qū)。本文提出了一種基于SOI混合集成平臺(tái)的雙波長(zhǎng)激光器，通過(guò)微環(huán)上覆蓋光柵，達(dá)到對(duì)稱(chēng)單模劈裂，通過(guò)調(diào)節(jié)光柵反射系數(shù)及微環(huán)與波導(dǎo)的耦合系數(shù)，可以獲得0～1n

6、m波長(zhǎng)間隔可變的雙波長(zhǎng)激光。
　　SOA在用于交叉調(diào)制時(shí)，需要工作在飽和區(qū)，伴以高功率的光信號(hào)注入。并且，為了獲得更快的載流子回復(fù)時(shí)間，需要有大電流注入，這就伴隨而來(lái)高功耗及芯片散熱問(wèn)題。在器件緊密集成的時(shí)候，熱串?dāng)_是影響芯片性能的一個(gè)重要因素。為了能使芯片更為緊湊，功耗更低，基于VCL，我們實(shí)現(xiàn)了2.5Gb/s200 GHz信道間隔的NRZ波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，消光比(ER)達(dá)4dB以上，邊模抑制比(SMSR)達(dá)36dB。
　　通過(guò)對(duì)