分布反饋（DFB）激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊、動態(tài)單模等特性，是高速光通信、大規(guī)模光子集成、激光雷達和微波光子學等應用的核心光源。特別是，以ChatGPT為代表的人工智能領(lǐng)域呈現(xiàn)爆發(fā)態(tài)勢，亟需高算力、高集成、低功耗的光計算芯片作為物理支撐，對核心光源的溫度穩(wěn)定性、高溫工作特性、光反饋穩(wěn)定性、單模質(zhì)量、體積成本等提出了更高要求。

近期，中國科學院半導體研究所材料科學重點實驗室研究員楊濤-楊曉 光團隊與研究員陸丹，聯(lián)合浙江大學兼之江實驗室教授吉晨，在高功率、低噪聲的量子點DFB單模激光器研究方面取得重要進展。該團隊采用高密度、低缺陷的疊層InAs/GaAs量子點結(jié)構(gòu)作為有源區(qū)，結(jié)合低損耗側(cè)向耦合光柵作為高效選模結(jié)構(gòu)，研制出寬溫區(qū)內(nèi)高功率、高穩(wěn)定、低噪聲、抗反饋的高性能O波段量子點DFB激光器。在25-85 °C范圍內(nèi)，激光器輸出功率均大于100 mW，最大邊模抑制比超過62 dB；最低的白噪聲水平僅為515 Hz2 Hz-1，對應的本征線寬低至1.62 kHz；最小平均RIN僅為-166 dB/Hz（0.1-20 GHz）。此外，激光器的抗光反饋閾值高達-8 dB，滿足無外部光隔離器下穩(wěn)定工作的技術(shù)標準。該器件綜合性能優(yōu)異，兼具低成本、小體積的優(yōu)勢，在大容量光通信、高速片上光互連、高精度探測等領(lǐng)域具有規(guī)模應用前景。

圖1.量子點材料的形貌和熒光特性，以及器件與光柵結(jié)構(gòu)

圖2.器件的輸出特性、光譜特性、光頻率噪聲特性和外部光反饋下的光譜穩(wěn)定性

相關(guān)研究成果以High-Power, Narrow-Linewidth, and Low-Noise Quantum Dot Distributed Feedback Lasers為題，發(fā)表在Laser & Photonics Reviews上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金等的支持。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202200979