5G新基建是國(guó)家的重要發(fā)展戰(zhàn)略，寬溫高可靠的25Gb/s DFB(分布反饋)激光器芯片是5G光傳輸核心光芯片，也是當(dāng)前5G建設(shè)的卡脖子問(wèn)題之一。自主可控的5G光模塊DFB激光器芯片對(duì)解決光通信“空芯化”問(wèn)題，推進(jìn)“中國(guó)芯”國(guó)家重大戰(zhàn)略實(shí)施，保障我國(guó)通信基礎(chǔ)設(shè)施安全具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。因DFB激光器的微分增益隨溫度上升迅速下降，常規(guī)的DFB激光器面臨嚴(yán)重的高溫高帶寬瓶頸。面對(duì)5G應(yīng)用要求的-40~85℃的寬溫應(yīng)用場(chǎng)景，常規(guī)DFB激光器芯片往往是超頻運(yùn)行，嚴(yán)重影響可靠性。因此，研制全國(guó)產(chǎn)寬溫25Gb/s DFB激光器芯片，同時(shí)兼顧低成本高可靠需求對(duì)推進(jìn)“中國(guó)芯”國(guó)家重大戰(zhàn)略實(shí)施具有重要意義。

本成果創(chuàng)新性地提出一種溝中溝脊波導(dǎo)DFB激光器結(jié)構(gòu)，相比較常規(guī)DFB激光器，在脊兩側(cè)對(duì)稱的刻蝕兩個(gè)溝槽。此結(jié)構(gòu)可抑制注入載流子的橫向擴(kuò)散，提高對(duì)光場(chǎng)的束縛，提高芯片帶寬，滿足芯片高速工作需要。芯片的高溫輸出光功率大于10mW，單模抑制比大于40dB，實(shí)測(cè)寬溫25Gb/s眼圖及誤碼率均達(dá)到商用需求。同時(shí)，相比較常規(guī)芯片，其制作過(guò)程只需多加一步簡(jiǎn)單的刻蝕，無(wú)需二次外延，成本低，做了2000小時(shí)的老化試驗(yàn)，其功率變化小于0.5%，具有高可靠性。

圖1（a）常規(guī)DFB激光器芯片截面圖（b）新型溝中溝脊波導(dǎo)DFB激光器芯片截面圖（c）新型溝中溝脊波導(dǎo)DFB激光器芯片概圖（d）（e）（f）分別為常規(guī)芯片、溝脊距為2μm、溝脊距為6μm SEM圖

圖2（a）（b）（c）25℃、55℃和85℃下不同溝脊距與常規(guī)芯片響應(yīng)曲線對(duì)比（d）25℃、55℃和85℃下不同溝脊距與常規(guī)芯片響應(yīng)帶寬對(duì)比，帶寬可提高3GHz 25℃和3.7GHz 85℃下芯片25Gb/s眼圖（g）25℃、55℃和85℃下芯片背靠背傳輸及10km傳輸誤碼率曲線

圖3（a）（b）25℃和85℃下常規(guī)芯片與溝中溝脊芯片2000小時(shí)老化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，功率變化小于0.5%