由John Bowers领导的加州大学圣巴巴拉分校 (UCSB) 研究人员开发了一种量子点 (QD) 锁模激光器，可实现调幅 (AM) 和调频调制（FM）梳由同一设备独立生成。宽带双模激光器可以为数据中心和其他应用中的硅 PIC 提供占用空间小、节能的频率梳的机会。

　　研究人员表示，UCSB QD 平台能够制造出带宽与迄今为止报道的最佳 QD 锁模激光器相当的器件。UCSB 器件中生成的 AM 和 FM 脉冲宽度均符合 QD 锁模激光器的最新技术水平。

　　尽管光学频率梳在遥感、光谱学和光通信应用中广泛应用，但调幅频率梳传递的光脉冲并不适合密集波分复用（DWDM）系统。这些系统使用许多微环调制器，光脉冲的高瞬时功率会产生强烈的热非线性。

　　另一方面，根据 UCSB 研究人员的说法，宽带光学频率梳的形成依赖于波导群速度色散 (GVD) 的精心设计。

　　这对于 GVD 由材料决定的平台来说是一个挑战。因此，必须改进光学频率梳的系统尺寸、重量、功耗和成本（SWaP-C），以增加其在工业中使用的可能性。

　　研究人员使用碰撞脉冲结构使 QD 锁模激光器具有 60 GHz 的快速重复率。这使得QD激光器能够为DWDM系统提供支持，并减少数据传输中的通道串扰。激光腔的设计可在电信 O 频段实现高达 2.2 THz 的 3 dB 光学带宽。宽带调频梳由长 1.35 毫米、宽 2.6 微米的激光腔产生，电光转换效率高达 12% 以上。

　　除了波导的群速度色散 (GVD) 之外，FM 梳的生成还依赖于激光器活动区域的非线性特性，包括空间烧孔、克尔非线性和四波混频。QD锁模激光器具有-5 dB的高四波混频效率，这使其能够有效地产生FM梳。

　　研究人员还展示了如何设计克尔非线性来提高 QD 激光器中的 FM 梳状带宽，而无需 GVD 工程。这是通过向激光器的可饱和吸收体部分施加电压来实现的。研究人员表示，这种方法还可以降低制造过程的挑战性。QD 激光器中巨大的克尔非线性和四波混频使其比传统的量子阱二极管激光器更适合光通信频段的 FM 梳生成。

　　与其他集成光学频率梳 (OFC) 技术生成的 FM 梳相比，研究人员确定基于 QD 激光器的 FM 梳表现出优越的 SWaP-C。FM 梳的宽带特性使其比传统 AM 梳更适合高容量光通信系统。

　　研究人员表示，所开发的技术与 CMOS 兼容。

　　该研究发表在《光：科学与应用》上。