随着通信网络业务量迅速增长,光纤通信技术因其带宽容量大、传输串扰小等特点,被迅速运用于通信网络,且通信网络有向全光网发展的趋势。光交换作为全光网中的关键一环,其中光分组交换技术因速率高、大容量、带宽利用率高、可配置性高等优点而被广泛关注。光分组交换技术要求实现ns级的交换速率,所以应用于光分组交换中的波长可调激光器也必须能实现ns级的波长切换,这样才不至于在网络中产生太长的时滞,从而有效减少光网络的拥塞延时,增加传输能力。硅基光子集成技术具有低成本、易集成度与CMOS技术兼容等优点,是实现未来高速光通信的重要手段,因此本论文的主要研究目标是实现波长调谐速率在ns级的硅基高速波长可调激光器。针对此研究目标,本论文工作基于两种硅基材料展开,第一种是基于绝缘衬底上硅(SOI,Silicon On Insulator)材料,对其进行离子掺杂形成PIN结,利用等离子色散效应改变硅波导的折射率。第二种是基于硅基铌酸锂(LNOI,Lithium Niobate On Insulator)薄膜材料,利用其较强的电光效应使材料折射率随电压线性变化。本论文的主要内容和研究成果如下:1.设计了一种硅基PIN结高速波长可调激光器。激光器外腔基于绝缘体上硅平台,由双环谐振器构成,对跑道型微环两侧脊波导进行离子掺杂形成调制臂。外腔选模由双环之间的游标效应完成,激光器激射光波长的调谐由微环调制臂上电极加载电压完成。2.设计了一种硅基铌酸锂薄膜高速波长可调激光器。激光器外腔基于硅基铌酸锂薄膜平台,同样由双环谐振器构成,在跑道型微环波导两边制作电极。通过铌酸锂材料的电光效应完成激光器激射光波长的调谐,仿真中实现了14nm的调谐范围。3.对硅基铌酸锂薄膜波导器件进行制作与测试。实验得到硅基铌酸锂薄膜刻蚀工艺参数。将激光器谐振腔中的双环谐振器拆分为定向耦合器、单环谐振器分别进行制作及测试,最终测得定向耦合器耦合系数随波导间隔以及耦合长度的变化;测得单微环谐振器的传输谱线以及调谐效率,其单环调谐效率最高可达6.97pm/V。4.对硅基铌酸锂薄膜芯片进行金丝键合,单独测试了双环谐振器的滤波谱线以及谱线随电压偏移的特性。将双环谐振外腔与SOA(Semiconductor Optical Amplifier)进行端面耦合,光路对准后测试了激光器的谱线及其可调特性。目前测得激射光波长3nm内可调。