人工智能和高性能計算等變革性技術(shù)快速發(fā)展，對現(xiàn)有信息傳輸和處理技術(shù)提出巨大挑戰(zhàn)。硅光集成以CMOS工藝為基礎(chǔ)，將傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)所需的大量分立元器件與微電子芯片一并規(guī)模化集成在硅基襯底上，實(shí)現(xiàn)光子與電子作為信息載體的協(xié)同控制，是后摩爾時代的重要技術(shù)路徑。在無偏角硅基襯底上通過異質(zhì)外延技術(shù)制備的硅基量子點(diǎn)激光器是硅光單片集成的核心光源，目前相關(guān)的FP激光器、DFB激光器、微環(huán)激光器等均已報道，但是具備結(jié)構(gòu)緊湊、低成本等優(yōu)點(diǎn)的直調(diào)激光器研究相對缺失。

近期，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所固態(tài)光電信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室楊濤-楊曉光研究員團(tuán)隊(duì)在高速、抗反射硅基量子點(diǎn)直調(diào)激光器研究方面取得重要進(jìn)展。室溫下，器件的調(diào)制帶寬達(dá)到3.8 GHz，可支撐12.5 Gbit/s的NRZ格式直調(diào)。同時，器件具備優(yōu)秀的抗反射特性，在反饋強(qiáng)度高達(dá)-9 dB的B2B條件下和-12 dB的2公里單模光纖傳輸條件下，10 Gbit/s NRZ信號的誤碼率仍可低至10-5量級。該工作為高集成、低功耗、低成本且無需光隔離器的硅光單片集成提供了優(yōu)秀的光源方案。

相關(guān)研究成果以《12.5 Gbit/s directly modulated InAs/GaAs quantum dot lasers grown on Si (001) substrate with strong optical feedback resistance》為題于2025年7月發(fā)表在《Optics Express》上（https://doi.org/10.1364/OE.561251），并被編輯評選為當(dāng)期亮點(diǎn)工作。半導(dǎo)體所博士研究生王勝林為該論文的第一作者，楊曉光研究員為該論文的通信作者，半導(dǎo)體所陸丹研究員在器件性能測試上提供了重要支持。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（62334007, 62035012）等大力支持。

圖1 器件在(a)室溫變電流及(b)變溫條件下的小信號頻率響應(yīng)。

圖2 器件在不同的（a-c）光反饋強(qiáng)度、（d-e）傳輸距離和工作溫度條件下的10 Gbit/s NRZ調(diào)制眼圖和（f）系統(tǒng)誤碼率。