在国家“网络强国”、“宽带中国”和“互联网+”等一系列发展政策乃至财税的支持下,我国光通信产业发展持续而强劲,市场需求不断增大。波分复用(WDM:Wavelength Division Multiplexing)技术是光纤通信技术重要的技术革新,是推进光纤通信网络继续蓬勃发展的主要技术动力。半导体激光器是光纤通信网络中重要的功能器件,可调谐半导体激光器能够根据要求来动态调整输出波长,在宽带光通信系统、智能光网络、自动波长配置、波长转换和波长路由等新兴技术中扮演重要的角色,在未来的WDM全光网络系统的搭建中将会得到大量的应用。本文主要研究基于V型耦合可调谐半导体激光器的应用研究,主要包括ITLA(可调谐激光器组件,Integrated Tunable Laser Assembly)组件的设计、波长可切换功能的验证、可重构光交换路由系统搭建和验证等,并对其实验结果进行了测试。本文首先探讨了光通信产业的发展状况,探讨了全球光器件行业的发展趋势并对市场前景进行了预测,简要介绍了波长可调谐半导体激光器,并对常见的几种可调谐半导体激光器的性能进行了比较,并由此引出本实验所用的V型耦合腔可调谐半导体激光器。然后,对V型耦合腔激光器的基本结构和工作原理做了详细的介绍,分析了 V型耦合腔激光器的波长切换机理,通过优化设计其半波耦合器的耦合相位和耦合系数以及两个谐振腔之间的长度差,利用游标效应可以使V型耦合腔激光器具有大范围的波长切换能力,同时可以保证较高的边模抑制比性能,为后续的实验提供了理论支撑。本文基于V型耦合腔可调谐半导体激光器,主要进行了两方面应用的探讨:第一是是针对ITLA可调谐激光器最小系统的搭建和实现,根据标准具的滤波原理及滤波特性,以及利用电反馈的波长锁定原理,设计了波长锁定光学系统,制定并规范了 Locker制作流程,测试ITLA组件的光谱和在8.5Gb/s速率情况下的眼图,验证了器件的性能。第二,关于高速可重构光交换系统,根据可重构高速光交换路由网络和调顶技术的理论基础,搭建V型耦合腔激光器波长自动切换系统,实现并验证了信道的快速切换功能;测试了 AWG(阵列波导光栅,Arrayed Waveguide Grating)&SFP(Small Form-factor Plug gables)模块的定标数据及其光谱,根据原理搭建了可重构高速光交换路由网络实验系统,实现了信号的重分配和重组,无论输入端的信号载波是哪个波长、只要该波长在阵列波导光栅的工作范围内,都可以将输入信号转换到对应的光载波上,并经过AWG从相应的输出端口输出。搭建了误码测试系统,测试了在8.5Gb/s速率、PRBS Length为PRBS 31、功率为-16dBm条件下的误码,经过6分钟后,误码率依然为0。搭建了眼图测试系统,测试了在8.5Gb/s速率条件下的眼图,其消光比ER为2.36dB,满足预期。本文的创新点在于实现了 ITLA最小系统组件和构建了高速可重构的光网络。总而言之,本文通过探索ITLA器件中Locker的制作,为相干光通信技术的广泛应用提供了基础;通过探索4×4高速可重构光交换路由系统,为未来全光路由技术奠定了基础。