分布反饋激光器
設(shè)計和制作在高速調(diào)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(tǒng)稱動態(tài)單模半導體激光器。實現(xiàn)動態(tài)單縱模工作的最有效的方法之一,就是在半導體激光器內(nèi)部建立一個布拉格光柵,靠光柵的反饋來實現(xiàn)縱模選擇。這種結(jié)構(gòu)還能夠在更寬的工作溫度和工作電流范圍內(nèi)抑制模式跳變,實現(xiàn)動態(tài)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(nèi)含布拉格光柵來實現(xiàn)光的反饋的。兩者的結(jié)構(gòu)如圖所示。由圖可見,DBR-LD中,光柵區(qū)在腔體兩側(cè)(或一側(cè)),只用來做反射器,增益區(qū)內(nèi)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(nèi)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(wěn)定性方面優(yōu)于一般的F-P腔激光器。
DFB-LD的光柵是完全均勻?qū)ΨQ的,使得其發(fā)光出現(xiàn)了兩個主模同時振蕩的現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(qū)中靠近腔面的一小段區(qū)域上,沒有布拉格光柵,形成無分布反饋的透明區(qū);
(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(tài)單縱模。
波長可調(diào)諧半導體激光器是建立在DBF-LD和DBR-LD的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,在波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)通信系統(tǒng)的方面應(yīng)用廣泛,還可以用做小的振蕩光源和波長轉(zhuǎn)換器。進一步的研究已經(jīng)實現(xiàn)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(fā)射激光器。
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