半导体光电子学课件下集4.7分布反馈dfb半导体激光器.ppt

4.7 分布反馈(DFB)半导体激光器v目的：在长距离、大容量通信中要求：LD容线宽、单纵模工作（高速、动态 调制）一.概述1.F-P腔LD 光反馈由腔两侧的反射镜集中提供，介质的介电常数沿腔长方向保持不变。2.分布反馈谐振腔 光反馈是沿腔长方向逐点反馈获得，介质的介电常数沿腔长方向是周期性变化k jnNzyxnnzyx),(;),(3.LD中实现分布反馈的方式 DBF（Distributed Feedback）:利用Bragg光栅的选频获得单纵模输出，光栅制作在紧邻有源层上方或下方的限制波导层 DBF分布布拉格反射 此外DBFLD的光栅位于有源区以外，易于与其他器件集成，可制成波长可调谐LDv三电极结构：有源区电极，相位控制区电极：DBR光栅反射的电极靠改变光栅区的电流改变n从而改变布拉格波长，改变激射波长，改变相位控制区的电流实现相位匹配，从而实现波长的无跳模调谐。二.Bragg反射基本工作原理v晶体中原子或晶格衍射散射光相互形成干涉增强BmiBmimnmn290,90)sin(sin当 波长为 获得干涉反馈增强 ：布拉格波长，：布拉格周期BBv波动方程：光波导中折射率按如下正弦变化 消光系数：)2)(2(0)()(0222222kn jknPzEPzzExx2cos)(0ffaakkznnzn场吸收系数带入波动方程v当较小0.2m,较大 布拉格波长附近有一对方向相反的强衍射光，因而设介质内电场为正、负行波之和得一对耦合波方程mnmm2R(z)、S(z)exp()()exp()()(2zjzSzjzRzEbbRnjSjazSSnjRjazRabbfabbf)()2()()2(022022v耦合常数 表示两波之间耦合强弱的量00ank 三.DBF的模式特性与增益特性1.模式特性（DBFLD谐振波长）讨论：谐振波长的间隔 以 为中心对称分布 无论q取任何值，均匀波纹光栅DBF-LD中 以 为中心存在一个截至带宽 2/)21(20LnqbbLnb20bbb0sb2.阈值增益 阈值增益对称分布 离 越远，为了避免对称双模振荡 a.均匀周期光栅区引 进 相移 b.一腔面增透 非对称 c.不均匀周期bthg43.相移的DBF-LD 为了实现可靠的动态单纵模振荡，在DBF-LD的中心部位令光栅有一个 的相移44 当 则在布拉格 处实现最低 的单纵模工作 两区的驻波在DBF中心不能平滑相接，各自谐振thg021 rrb)2(2cos)()2(2cos)(0201mzmnnznmzmnnznmm右区左区v两段驻波在DBF区中心平滑相接 由于中心出现峰值，载流子浓度降低，破坏了 的相移 稳定性差，线宽不容 中心区制作周期与两侧不同的光栅，使光场均匀化4.增益耦合DFB-LD 在有源区上刻光栅优点：不管界面r为多少，单模工作 制作工艺简单，不镀r=0模 成品率高 外部反射光引起的噪声低 产生超短光脉冲 高速动态下频率展宽（啁啾）小。四.可协调DBF-LD