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近年来，随着信息技术的发展，传统的基于铜导线的电互连系统由于RC延时大、带宽受限以及功耗高等问题，已不能满足大容量数据传输的需求。随着硅光子学各分立器件发展成熟，硅基光互连日益成为研究热点。但是，由于硅是间接带隙半导体，发光效率极低，这是光互连中最大的困难。因此，有效的解决硅基光源，将会使光互连实现成为可能。在实际通信应用中，为提高通信容量，常采用多路复用技术。本论文主要围绕硅基光互连中的所需光源展开研究，以SOI作为平台材料，以Ⅲ-Ⅴ族化合物作为增益材料，以低温选区金属键合方法作为手段，设计并实现了两种新型的硅基混合激光器，其工艺简单，成品率高，并在此基础上，设计并实现了三种多波长硅基混合激光器阵列，为实用化硅基片上光源做了许多有益的探索。具体工作如下: 1.设计并制作了一种新型的掺Fe掩埋异质结(BH)结构的InGaAsP-Si混合激光器，其Ⅲ-Ⅴ族部分采用三次MOCVD外延生长，对其相关的Zn掺杂浓度、Fe掺杂浓度、腐蚀条件以及外延参数等进行了详细研究。脉冲电流泵浦条件下，器件阈值电流约为100mA，阈值电流密度为11.9kA/cm2，单面最大输出功率为9mW，斜率效率约为0.04W/A，激射波长在1550nm附近，并实现了10℃的近室温连续工作。该技术提供了一种简单易行的厚片键合方案，避免了键合过程中器件破裂的问题，提高了键合成品率，同时，掩埋异质结可提供更好的侧向光场和载流子限制，改善了器件性能。 2.设计并制作了一种新型的掩埋脊波导结构(BRS)的硅基混合激光器，通过不断优化相关工艺流程，成功实现了室温连续激射。器件阈值电流14mA，阈值电流密度1.55kA/cm2，单面最大输出功率为5.4mW，斜率效率为0.17W/A，激射波长在1562nm附近，特征温度T0为50K。与掺Fe BH硅基混合激光器相比，只需两次外延，工艺简单，散热性能好，阈值电流低，出光功率大。 3.设计并制作了一种基于Ⅲ-Ⅴ族分布反馈(DFB)结构的单波长硅基混合激光器，室温连续电流泵浦条件下，阈值电流5mA，单面最大输出功率1.5mW，激射波长在1536nm附近，边模抑制比(SMSR)为35dB，特征温度T0约为33K，热阻为140℃/W。并在此基础上在Ⅲ-Ⅴ族有源区制作均匀的全息光栅，然后刻蚀不同的波导宽度，初步实现了8波长硅基混合激光器阵列。 4.设计并制作了一种硅基分布反馈(DFB)结构的单波长硅基混合激光器，其DFB光栅制作在SOI表面的硅波导上，并且Ⅲ-Ⅴ族部分采用掩埋脊波导结构(BRS)的法布里-珀罗(FP)腔激光器。脉冲电流泵浦条件下，器件阈值电流约为50mA，阈值电流密度5.56 kA/cm2，斜率效率为0.006W/A，激射波长约为1546nm，边模抑制比(SMSR)为20dB。并在此基础上刻蚀不同的硅波导宽度，实现了4波长硅基混合激光器阵列。 5.设计并制作了一种硅基分布布拉格反射(DBR)结构的单波长硅基混合激光器，其DBR光栅制作在SOI表面的硅波导上，并且Ⅲ-Ⅴ族部分采用掩埋脊波导结构(BRS)的FP腔激光器。室温连续电流泵浦条件下，阈值电流为20mA，单面最大输出功率42μW，特征温度32K，激射波长约为1544nm，边模抑制比为24dB，热阻为72.8℃/W。并在此基础上刻蚀不同的硅波导宽度，实现了8波长硅基混合激光器阵列。以上三种多波长实现方案均是基于全息曝光和普通光刻技术，为用于波分复用系统的多波长光源提供了一种工艺简单、低成本的解决方案。