《集成化宽频带光发射器件与模块》

点击下载 ⇩

光通信网络承载了超过90%的信息量,光通信网络的容量依赖于光发射器件的带宽。宽频带光发射器件技术是支撑“宽带中国”等国家发展战略的关键技术,也是现代武器装备如相控阵雷达、电子对抗和空间通信网络的核心技术,实现宽频带光发射器件的自主可控是我国信息安全和国防战略安全的重要保障。

宽频带光发射器件具有两方面功能,一是产生窄线宽或多波长激光;二是将宽频带信号加载到光波上发射出去。该器件技术一直是全球研究发展热点,但近十年发展明显变缓,其原因是光电子器件在结构设计、制备工艺和耦合封装等方,都借鉴了传统微电子器件技术,呈现了严重的局限性,已不适应宽带光发射器件技术的发展。采用集成化激光器结构和发展多信道激光器阵列芯片是实现技术突破的有效途径。

该项目是中国科学院半导体研究所、南京大学和武汉光迅科技股份有限公司三家单位通过多年合作完成的研究开发成果,联合承担了国内第一批光电子集成器件的重点研究项目,包括国家自然科学基金委重大项目“高速光电子集成基础研究”,国家“863”主题项目“光子集成技术与系统应用”等。解决了集成化激光器模块在研究开发过程中面临的三个核心技术问题:1)波长精确控制的宽频带激光器阵列芯片制备技术:2)高效率的耦合与合波技术;3)集成化封装技术。主要发明点有:

1.发明了基于单片集成耦合腔结构的窄线宽高速半导体激光器模块技术,有效缓解了宽频带和窄线宽之间的矛盾:

2.发明了等效重构啁啾光栅半导体激光器集成芯片制备技术,将激光器阵列光栅制备工艺误差容限放宽两个半量级,大幅度提高了波长控制精度,降低了芯片制备的成本;

3.发明了光子集成芯片匹配电路三维封装技术,将宽频带激光器阵列的二维封装结构拓展到三维,有效解决了电路排布空间受限和通道间信号串扰严重的难题:

4.发明了一种基于阵列波导光栅(AWG)的多波长激光器阵列低损耗合波技术,提高了光耦合效率、放宽了制作工艺要求、降低了光模块的成本。

该项目获得发明专利18项,其中美国发明专利2项,牵头制定行业标准3项、参与1项,起草行业科技报告2份。研究成果受到国内外同行的广泛关注,被美国光学学会刊物0PN以“中国光子集成”为题进行封面报道。与华为公司合作开发了我国首款实用化4×25G多波长激光器模块。基于专利技术研发的集成光收发模块用于华为、中兴、烽火、谷歌、阿朗等国内外知名公司系统设备中,近三年直接经济效益超过27亿元人民币,并在国家多项高技术项目中获得了应用,为实现核心高端光电子集成器件的自主可控提供了保障。

该项目研究成果获得2016年度中国通信学会科学技术一等奖;鉴于第一完成人祝宁华在宽频带激光器研究的突出贡献,获得2017年度中国科学院杰出科技成就奖(个人);研究成果广泛应用于微波光子系统中,获得2016年度中国光学工程科技创新一等奖。

  1. 下载详细PDF版/Doc版

提示:为方便大家复制编辑,博主已将PDF文件制作为Word/Doc格式文件。