21世纪为信息时代,随着互联网、无线通信的快速发展,人们对网络带宽的需要急剧增加。光纤通信的问世,使得高速率、大容量的通信成为可能,目前已经成为最主要的信息传输技术。分布反馈式半导体激光器(Distributed feedback semiconductor laser, DFB)具有体积小、效率高、重量轻等优点,是光纤通信的主要光源。随着光纤通信网络容量的进一步增加,光网络的核心器件若依旧采用分立的方式进行生产和使用的话,将使得通信系统在体积、能耗、成本上急剧增加。光子集成技术(Photonic integrated circuit, PIC)能够在单个芯片上实现多个功能的光电子器件,被认为是最有可能解决这个问题的方案。美国的英飞朗公司(Infinera Corporation)于2004年第一次实现了商用化的10×10Gbit/s的光子集成芯片,拉开了光子集成芯片商业化的序幕。我国的光电子核心芯片研究技术起步稍晚,由于种种原因,中高端的激光器芯片仍然受制于人,实现低成本高性能的激光器芯片是我国光通信产业的当务之急。本论文围绕重构等效啁啾技术(Reconstruction-equivalent-chirp technique, REC)展开研究,首先介绍了REC技术的基本原理,利用耦合模理论和传输矩阵法对基于REC技术的1.3μm DFB半导体激光器进行了验证仿真,论证了利用特殊设计的取样结构等效实现实际光栅效果的可能性,在此基础上,作者第一次实现了基于REC技术的1.3μm DFB半导体激光器及其阵列。此外,对DFB半导体激光器的后续加工工艺进行了摸索研究,为后续自主实现基于REC技术的DFB半导体激光器奠定了基础。主要内容包括以下几个方面：1.研究了DFB半导体激光器仿真研究的理论基础—耦合模理论和传输矩阵理论。在耦合模理论中,我们只考虑DFB激光器中前向光模式和后向光模式的相互作用。传输矩阵理论则把任何波导光栅看成是许多段均匀光栅级联而成的,因而这个波导光栅对光的作用特性矩阵,可以用这些均匀光栅对光的作用特性矩阵依次相乘的结果来表示。当沿激光腔的光增益参数、失谐因子和耦合系数发生变化时,耦合模理论结合传输矩阵理论,就能正确求解激光器的性能参数。2.对多种特殊结构的等效1.3μm DFB半导体激光器进行了研究,探讨了λ/8相移DFB半导体激光器的负反馈机制,仿真研究还发现随着耦合系数k的增加,等效λ/8相移光栅激光器的激射模会向+1级布拉格波长长波长方向漂移。作者成功制作了基于REC技术的多种新型DFB半导体激光器,包括等效λ/8相移DFB半导体激光器、等效3PS DFB半导体激光器以及等效APS DFB半导体激光器。实验验证了等效3PS DFB激光器对烧孔效应的抑制作用。制作的等效APS DFB激光器的斜效率比SPS结构的斜效率高了20%。此外,作者成功实现了基于REC技术的20nmx4波长以及4nmx20波长的λ/4相移DFB激光器阵列,波长控制比较准确,这也是作者利用REC技术实现波段范围最大的激光器阵列,基本上覆盖了整个O-band。实现了基于REC技术的10nmx8波长λ/8相移DFB激光器阵列,波长残差控制在±0.35nm以内。作者还实现了基于BH结构的满足DWDM系统的8波长3PS DFB激光器阵列,波长经线性拟合后,波长残差控制在士0.1nm以内,这也是国内第一次报道的波长精度满足DWDM系统的3PS激光器阵列。3.对DFB激光器进行封装后,作者测试了基于REC技术的1.3μm DFB半导体激光器调制以及传输特性。λ/4相移DFB激光器的3dB调制带宽在55mA注入电流下达到了14 GHz,λ/8相移DFB激光器的3dB调制带宽在40mA注入电流下达到了13 GHz,满足了10Gbit/s的系统传输要求。测得λ/4、λ/8激光器的IP3参数为19.8dBm和19.3dBm,测得λ/4激光器、λ/8激光器的SFDR分别为86dB/Hz2/3和87 dB/Hz2/3,与一般商用DFB激光器的性能相当。此外,在没有色散补偿的情况下,成功实现了13.5km lOGbit/s的实验传输。4.对基于REC技术的DFB半导体激光器的后续工艺进行了研究,包括光刻、脊波导的刻蚀、Si02开窗、正面电极、背面减薄及背面电极等工艺,其中作者重点研究了脊波导的干法、湿法刻蚀工艺。首次实现了自主后续工艺完成的DFB激光器,测试结果显示正常发光的激光器阈值在20mA附近,斜效率在0.1mW/mA,对激光器后续工艺的研究也为研制光子集成芯片奠定了基础。