本文利用鍍光學(xué)薄膜的方法來改變鍍層厚度，可以有效地將原來處于雙模工作的1.3μm DFB激光器變?yōu)閱文９ぷ?。模式改變起主?dǎo)作用的是加鍍膜層影響到激光器端面反射特性中的相移。實(shí)驗(yàn)表明，鍍膜技術(shù)可望成為改善DFB激光器單模工作的一種輔助方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果有助于理解相移對激射特性的作用。

　　1　引　言

　　DFB激光器在較寬的工作溫度和電流范圍內(nèi)，能抑制普通腔半導(dǎo)體激光器常見的模式跳變，有很高的邊模抑制比，特別是在高速調(diào)制下仍保持單縱模特性，成為動態(tài)單模的激光器，是光長距離，寬帶高速光通訊系統(tǒng)中較理想的光源。因此在快速發(fā)展的光電子領(lǐng)域中受到極大重視。

　　到目前為止，已經(jīng)報(bào)導(dǎo)了許多能使DFB激光器實(shí)現(xiàn)單模工作的方法。其中最為現(xiàn)實(shí)和容易實(shí)現(xiàn)的方法是在激光器解理端面鍍光學(xué)膜，使激光器兩個端面的反射成為不對稱結(jié)構(gòu)，從而可使單模工作的幾率得到改善。就是說，DFB激光器端面上鍍光學(xué)薄膜，對單模工作是相當(dāng)重要的。

　　眾所周知，DFB激光器激射所需要的反饋，是由整個腔上光柵的分布反射提供的。光柵在解理端面處的位相會對激光器的特性起著重要的影響。這樣的事實(shí)已為用離子束刻蝕的方法把激光器端面刻掉不同深度，并通過研究閾值電流及縱模特性所得到的結(jié)果所證實(shí)。在解理端面上鍍光學(xué)膜的方法是可以控制DFB激光器端面相位的。

　　本文報(bào)導(dǎo)了在常規(guī)的制作工藝中，激光器一個端面鍍高反射膜(HR)，另一端面鍍抗反射膜(AR)，仍有個別激光器的工作還為雙模的情況下，再適當(dāng)增加單層膜的厚度，可使它們實(shí)現(xiàn)單模工作。實(shí)驗(yàn)證明，鍍膜技術(shù)可成為提高DFB激光器單縱模工作的一種輔助手段。

　　2　實(shí)　驗(yàn)

　　本實(shí)驗(yàn)用的DFB激光器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。DFB激光器是一個端面用電子束蒸發(fā)鍍有多層介質(zhì)高反射膜(HR)，光輸出端面鍍有單層厚度為λ/4的增透膜(AR)。圖中的n1，n2和n0分別表示激光器波導(dǎo)區(qū)，增透膜和空氣的折射率。1是指示激光器的解理面與增透膜的界面，2是指增透膜和空氣的界面。實(shí)驗(yàn)樣品是在某批次中大部分器件已處于單縱模工作狀態(tài)下，出現(xiàn)雙模工作的那些器件。

　　從薄膜光學(xué)原理知道，單層光學(xué)膜的反射系數(shù)r可用復(fù)數(shù)形式表示為：

       其中r 和Φ是反射系數(shù)的振幅和相位，r1和r2是界面1和界面2的反射系數(shù)，δ2是薄膜的位相厚度，d2是單層增透膜的厚度?？紤]到激光器發(fā)射的光是垂直透過單層增透膜的。這樣，反射系數(shù)和位相厚度可表示為r1=(n1-n2)/(n1+n2)，r2=(n2-n0)/(n2+n0)和δ2=(2π/λ)n2d2。

　　這些關(guān)系清楚地表明，在增透膜的折射率n2被選定后，改變光學(xué)膜的厚度即改變了位相厚度。這既改變了反射系數(shù)的振幅，也改變了單層膜反射系數(shù)的相位。光學(xué)膜的與光柵在端面的反射振幅和位相的作用結(jié)合起來，共同影響與激射特性有關(guān)的激光器端面的反射系數(shù)振幅和位相。

　　實(shí)驗(yàn)過程中，首先測量樣品的光譜特性和輸出特性，然后在已鍍單層膜的端面上再鍍適當(dāng)厚度。實(shí)驗(yàn)樣品是1.3μm DFB激光器。圖2是一個樣品在實(shí)驗(yàn)前測量的光譜特性。在這種情況下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將膜厚增加10～20nm后，單模工作會得到改善。膜厚是由控制蒸發(fā)速率的石英晶體振蕩控制儀(IC6000)指示的。根據(jù)圖2所示的光譜特性，該實(shí)驗(yàn)是取了14nm。加鍍過膜之后再對樣品進(jìn)行測量分析。