苏州纳米所纳米加工平台在InP基半导体激光器领域取得新进展-电子发烧友网

图1. 带边兼并激光器(a)结构示意图;(b)LIV特性;(c)电场分布;(d)光局域态密度

InP基半导体激光器具有光纤传输损耗小、受外界环境干扰小、对人眼安全等优点而广泛应用于光纤通信、数据中心、5G网络、卫星通信、激光雷达等领域。近期，苏州纳米所纳米加工平台基于在InP材料外延、器件设计、器件制备等方面的积累在InP基半导体激光器领域取得了重要进展。

进展1：低阈值高功率单模激光器

DFB激光器因其窄线宽、高边模抑制比和低相位噪声优势已成为光纤通信、数据中心光交换、5G网络等系统的核心激光源，降低阈值对提升能效和集成度至关重要。采用非对称耦合的光栅结构，通过打破镜像对称性使奇偶模式发生耦合，形成四阶带边简并态以增强局域光子态密度，从而有效降低了阈值电流。所制备器件实现了1550 nm波段稳定的单纵模输出，阈值电流密度由2.41 kA/cm²降至1.88 kA/cm²(降低22%)，同时保持90 mW以上的高功率输出。

相关成果以Degenerate band edge laser with enhanced local density of optical states for threshold reduction为题发表于Optics Express上，博士研究生郭誉钧为第一作者，孙天玉、邹永刚为论文通讯作者。

进展2：超宽谱被动锁模激光器

半导体被动锁模激光器是微波光子学、模数转换、光通信、激光雷达、光计算等系统的核心诉求，其光谱带宽直接决定了脉冲宽度、可支持的传输容量与调制自由度。通过设计组分渐变的多量子阱材料体系，使增益谱顶部显著展宽且保持平坦，结合两段式腔结构优化，实现了-3dB带宽超20nm、-10dB带宽超35nm的被动锁模激光输出。迄今为止，这两项带宽指标均为通信波段电泵浦注入被动锁模激光器的最大值。另外，本器件结构简单、锁模状态稳定，具有良好的重复性和工艺兼容性，易于大规模制备。

研究结果以Beyond 20 nm frequency comb generation through a two-section quantum well passively mode-locked semiconductor laser为题发表在Optics Letters上。博士研究生秦毕晟为第一作者，孙天玉、张瑞英为通讯作者。

图2. (a)两段式被动锁模激光器光学显微图;(b)器件截面SEM图;(c)出射光谱图

进展3：InP基高效率可集成激光源

InP基单片光子集成可充分发挥InP材料的有源和高频性能而受到相干通信光收发、卫星通信载荷、射频前端等领域的追捧。然而现有的半导体激光器工艺是通过解离形成的腔面对受激辐射进行震荡放大。为满足InP基光子集成芯片的片上激光源需求，采用多深度刻蚀工艺一次完成波导与端面的制备，结合SiO₂钝化层与Au高反射膜，实现后端面大于97%前端面低于9%的反射率，在CW状态下获得与传统工艺相当的功率输出。

相关研究成果以Continuous-wave operation of InP laser with etched facet mirrors for photonic integrated circuits为题发表于 IEEE Photonics Technology Letters上。邢政为第一作者，孙天玉、张宝顺为通讯作者。