1.5-μm波段25-GHz重頻亞皮秒脈沖輸出半導體鎖模激光器（特邀）

劉宇翔，張瑞康，王歡，陸丹，趙玲娟

（1 中國科學院半導體研究所材料重點實驗室，北京100083）

（2 中國科學院大學材料與光電研究中心，北京100049）

（3 低維半導體材料與器件北京市重點實驗室，北京100083）

0 引言

超短光脈沖源在光模數轉換（Analog-Digital Conversion，ADC）［1］、光纖通信［2］、光生THz 通信［3］、微波光子學［4］等系統中均有重要應用。鎖模技術是產生超短脈沖的常用手段，可以利用多種類型的鎖模激光器，如固體鎖模激光器、光纖鎖模激光器以及半導體鎖模激光器等產生不同重復頻率的短脈沖輸出。其中，固體鎖模激光器多用于產生MHz 量級重頻飛秒超短脈沖，光纖鎖模激光器用于產生MHz 至幾十GHz 量級重頻皮秒脈沖，而半導體鎖模激光器主要用于產生10 GHz 以上重頻皮秒脈沖。在光ADC 以及光纖通信系統中，通常希望采樣光源或多波長光源兼具高重頻、短脈沖、小體積、低成本以及可批量生產的特點。半導體鎖模激光器正是滿足上述要求的理想光源。

典型的半導體鎖模激光器包括一個增益區和一個飽和吸收（Saturable Absorber，SA）區。增益區為光信號提供放大，SA 區作為一個與光功率相關的開關窗，對低于飽和光功率的信號強烈吸收，而對高于其飽和光功率的信號基本透明。當光脈沖在包含增益區和SA 區的諧振腔內往復振蕩時，脈沖不斷放大、脈沖寬度不斷被壓縮，最終輸出振蕩頻率與腔長成反比的短脈沖序列。重復頻率、脈沖寬度和峰值功率是鎖模激光器的三個基礎參數。半導體鎖模激光器的重復頻率一般在幾GHz 到上百GHz 之間，脈沖寬度通常為皮秒量級，峰值功率大多在百毫瓦量級。……