分布反饋激光器
設計和制作在高速調制下仍能保持單縱模工作的激光器是十分重要的,這類激光器統稱動態單模半導體激光器。實現動態單縱模工作的最有效的方法之一,就是在半導體激光器內部建立一個布拉格光柵,靠光柵的反饋來實現縱模選擇。這種結構還能夠在更寬的工作溫度和工作電流范圍內抑制模式跳變,實現動態單模。
分布反饋半導體激光器(DFB-LD)與分布布拉格反射器半導體激光器(DBR-LD)是由內含布拉格光柵來實現光的反饋的。兩者的結構如圖所示。由圖可見,DBR-LD中,光柵區在腔體兩側(或一側),只用來做反射器,增益區內沒有光柵,它是與反射器分開的。而在DFB-LD中,光柵分布在整個諧振腔中,所以稱為分布反饋。因為采用了內部布拉格光柵選擇波長,所以DFB-LD和DBR-LD的諧振腔損耗有明顯的波長依存性,這一點決定了它們在單色性和穩定性方面優于一般的F-P腔激光器。
DFB-LD的光柵是完全均勻對稱的,使得其發光出現了兩個主模同時振蕩的現象。為了將輻射功率集中在同一主模上,同時使各振蕩模式的閾值增益差增大,可以采用如下方法:
圖 DFB-LD和DBR-LD結構示意圖
(1)在光柵中引進一個2/4相移;
(2)將解理面之一做成斜面或增透,造成非對稱的端面反射率;
(3)在有源區中靠近腔面的一小段區域上,沒有布拉格光柵,形成無分布反饋的透明區;
(4)對光柵周期進行適當啁啾。
引進2/4相移和不對稱端面反射率兩種方法較可行且有效。雖然1/4相移方法在工藝上有一定難度,但是能獲得性能很好的動態單縱模。
波長可調諧半導體激光器是建立在DBF-LD和DBR-LD的基礎上發展起來的,在波分復用(WDM)、頻分復用(FDM)通信系統的方面應用廣泛,還可以用做小的振蕩光源和波長轉換器。進一步的研究已經實現了基于DFB-LD和DBR-LD的高速激光器、窄線寬激光器和光柵面發射激光器。
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