今天聊聊激光器。
大家最熟悉的DFB激光器，在制造方面有个"痛点"——制作精细的纳米光栅结构需要电子束光刻（EBL）。根据布拉格条件，DFB的光栅周期一般是200 nm量级，典型的O band CW laser，需要有190nm 左右的pitch，占空比50%的情况下，最小线图不到100 nm。这对于ArF光刻机而言不是什么问题，而一般的外延片2寸或3寸，无法享受，只能用EBL。
但随之而来的问题，EBL写结构，成本昂贵、耗时长，而且存在拼接误差（stitching errors）。
所以DFB的企业后来都在搞全息曝光，想用全息曝光+二次采样光栅的方式，降低对EBL的依赖。全息曝光可以批量在外延片上做出周期性重复的线条结构，再通过对周期结构的二次采样，可以实现特定波长的筛选。这其中，做的比较好的方案就是REC（Reconstruction Equivalent-Chirp，重构等效啁啾）技术（REC还有一些其他的妙用，后面讲大功率激光器的时候再详聊）。简单说，就是通过设计均匀采样光栅来简化制作流程，不用那么依赖EBL了。但REC技术有个局限——它只关注一维采样结构，设计灵活性稍有欠缺。
南京大学团队正是看到了这个突破口，提出了二维采样光栅（2D sampled grating）新思路。
核心创新：等效均匀布拉格光栅
要理解这项研究的核心创新，得先搞清楚几个概念。
传统均匀采样光栅：基光栅矢量（K₀）和采样结构矢量（Ks）都与波导轴向平行。二维采样光栅（TSBG）：K₀和Ks都带有相对于波导轴向的倾斜角——K₀的倾斜角是β，Ks的倾斜角是α。如果直接用等效倾斜光栅（equivalent TBG），虽然结构简单了，但会带来一个问题：群延迟在布拉格波长处变低，导致阈值电流升高。通过调节β=40°和采样周期Λs=2.659μm，可以把等效倾斜光栅"掰"成了等效均匀布拉格光栅（equivalent UBG）。这个数字可能不够直观——降低了58%！属于是相当不错的进步了。实验结果：300GHz精确波长间隔
团队制作了基于TSBG的DFB激光器阵列，前后面都镀了抗反射膜（AR coating）。8通道激光器阵列的实测性能：
这个R²=0.99999说明设计精度非常高。
研究团队还做了脊宽调控实验——从2μm到3μm以0.1μm步进变化，共11个通道。结果显示：
此外，他们还尝试了集成Y分支的设计，验证了该方案的普适性。奇偶通道间隔达到4.8nm，SMSR仍>50dB。这项研究的意义
1. 工艺友好
不需要高精度EBL，用普通光刻就能实现精细的光栅结构，大幅降低制造成本和时间。2. 设计灵活
波长选择通过调节采样角、采样周期和脊宽三个自由度来实现，比传统REC技术多了"一维"的设计空间。3. 性能优异
低阈值、高SMSR、精确波长间隔，三个指标都很能打。4. 拓展性强
这个思路可以推广到其他基于采样光栅的波长选择器件上，为PICs（光子集成电路）的设计提供了新策略。参考文献：Z. Wang et al., "DFB laser array based on two-dimensional sampling structure and tilted Bragg grating," OFC 2026, Paper W3E.2.
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