分布反馈布拉格半导体激光器(DFB-LD)

半导体激光器国家标准（二）3.1.32 远场光强分布Far field intensity distribution在距离远远大于激光光源瑞利长度的接收面上得到的光强分布。

3.1.33 近场光强分布Near field intensity distribution激光器在输出腔面（AR面）上的光强分布。

3.1.34 近场非线性Near field non-linearity热应力引起半导体激光器阵列或巴条中各个发光单元在垂直p-n结的方向上发生的位移，导致激光器阵列或巴条近场各个发光单元不在一条直线上，又称为"smile"效应。

3.1.35 偏振Polarization半导体激光器是利用光波导效应将光场限制在有源区内，使光波沿着有源区层传播，并通过腔面输出，半导体激光器的偏振特性与电场和磁场两个空间变量有关，对于横向电场（TE）偏振光，只存在（Ey，Hx，Hz）三个分量，对于横向磁场（TM）偏振光，只存在（Ex，Ez，Hy）三个分量。

半导体激光器偏振特性优劣通常用偏振度来表征，偏振度为两种偏振态的光功率差与光功率和的比值，通常以百分比表示。

3.1.36 热阻Thermal resistance热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，激光器产生1W 热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。

3.1.37 波长-温度漂移Wavelength-temperature shift半导体激光器稳定工作时，结温每升高1℃所引起的波长变化，单位是nm/K。

3.1.38 斜率效率Slope efficiency激光器额定光功率的10％和90％对应的光功率差值△P与相应工作电流的差值△I的比值称为斜率效率。

3.1.39 光功率-电流曲线扭折Optical power-current curve kink光功率-电流曲线上出现的非线性变化的拐点。

扭折表征了光功率与工作电流的线性关系的优劣。

dfb激光器原理DFB激光器原理。

DFB激光器是一种具有单模、窄线宽和高功率输出的激光器，其原理基于光栅的衍射效应。

DFB激光器在光通信、光纤传感、光谱分析等领域有着广泛的应用。

本文将介绍DFB激光器的原理及其工作过程。

DFB激光器的结构主要由光栅和半导体材料组成。

光栅是一种具有周期性折射率变化的光学元件，它能够选择性地增强或抑制特定波长的光。

半导体材料则是激光器的发光介质，通过注入电流使其产生光子。

在DFB激光器中，光栅的周期性折射率变化导致了光的衍射效应，从而实现了单模输出和窄线宽的特性。

DFB激光器的工作原理可以简单地描述为，在激发条件下，半导体材料中的电子和空穴复合产生光子。

这些光子在激光腔中来回反射，其中部分光子被光栅的衍射效应选择性地增强，形成了单模输出。

同时，光栅的周期性结构也限制了激光波长的选择，使得DFB激光器具有非常窄的线宽。

DFB激光器的工作过程中，光栅的周期性结构起到了关键作用。

光栅的周期决定了输出激光的波长，而光栅的折射率变化则决定了衍射效应的强度。

通过精确设计光栅的周期和折射率变化，可以实现对DFB激光器输出波长的精确控制，从而满足不同应用场景对波长的要求。

除了波长的精确控制，DFB激光器还具有高功率输出的特点。

这得益于激光腔中的光增益和光栅的衍射效应，使得DFB激光器能够实现高效的光放大和窄线宽的输出。

这使得DFB激光器在光通信和光纤传感等领域有着广泛的应用前景。

总结来说，DFB激光器是一种基于光栅衍射效应的激光器，其原理基于光栅的周期性折射率变化和半导体材料的光放大效应。

通过精确设计光栅的结构和半导体材料的特性，可以实现对波长和功率的精确控制，从而满足不同应用场景的需求。

DFB激光器在光通信、光纤传感和光谱分析等领域有着广泛的应用前景，对于推动光电子技术的发展具有重要意义。

分布反馈式半导体激光器
分布反馈式半导体激光器（DFB激光器）是一种高性能半导体激光器，具有独特的结构和工作原理。

DFB激光器主要由一个具有周期性折射率的光栅和一段活性区域组成，其中光栅用于选择性地调制激光器的输出波长，从而实现单一波长的激光输出。

DFB激光器具有高度的稳定性和精度，非常适用于通讯、光纤传输、生物医学、光学测量和一些高速数据传输等领域。

其波长范围广泛，可以覆盖从850nm到1600nm的波段，因此在多个领域中广泛应用。

DFB激光器不仅具有高效、稳定的单频输出和低噪声特性，而且还可以通过调整光栅的周期、深度、宽度等参数来控制输出波长，从而适应不同的应用需求。

它的稳定性和可靠性高，寿命长，使得它成为现代光电子器件中不可或缺的一部分。

分布反馈式半导体激光器在实际工程系统中的应用摘要：DFB (Distributed Feed Back) DFB型光发射机，分布反馈（激光器）半导体激光器因其波长的扩展、高功率激光阵列的出现以及可兼容的激光导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展、半导体激光器体积小、重量轻、成本低、波长可选择，其应用范围遍及的领域越来越宽广，其的出现带来了巨大的变化，使科技更发达，人们生活更加丰富多彩，应用范围遍及医学、科技、航天交通，通信等各个领域。

自从1962 年世界上第一台半导体激光器(Diode Laser)发明问世以来, 由于其体积小、重量轻、易于调制、效率高以及价格低廉等优点, 被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一. 四十几年来半导体激光器逐步应用在激光唱机、光存储器、激光打印机、条形码解读器、光纤电信以及激光光谱学中, 不断扩大应用范围, 进入了一些其它类型激光器难以进入的新的应用领域。

关键字: DFB、工作波长、边模抑制比、阈值电流、输出光功率一、分布反馈式半导体激光器简介1、分布反馈式半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件.其工作原理是,通过一定的激励方式,在半导体物质的能带之间,或者半导体物质的能带与杂质能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用.半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式.电注入式半导体激光器,一般是由GaAS,InAS,Insb等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射.光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励.在半导体激光器件中,目前性能较好,应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。

半导体激光器国家标准（二）3.1.32 远场光强分布Far field intensity distribution在距离远远大于激光光源瑞利长度的接收面上得到的光强分布。

3.1.33 近场光强分布Near field intensity distribution激光器在输出腔面（AR面）上的光强分布。

3.1.34 近场非线性Near field non-linearity热应力引起半导体激光器阵列或巴条中各个发光单元在垂直p-n结的方向上发生的位移，导致激光器阵列或巴条近场各个发光单元不在一条直线上，又称为"smile"效应。

3.1.35 偏振Polarization半导体激光器是利用光波导效应将光场限制在有源区内，使光波沿着有源区层传播，并通过腔面输出，半导体激光器的偏振特性与电场和磁场两个空间变量有关，对于横向电场（TE）偏振光，只存在（Ey，Hx，Hz）三个分量，对于横向磁场（TM）偏振光，只存在（Ex，Ez，Hy）三个分量。

半导体激光器偏振特性优劣通常用偏振度来表征，偏振度为两种偏振态的光功率差与光功率和的比值，通常以百分比表示。

3.1.36 热阻Thermal resistance热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，激光器产生1W 热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。

3.1.37 波长-温度漂移Wavelength-temperature shift半导体激光器稳定工作时，结温每升高1℃所引起的波长变化，单位是nm/K。

3.1.38 斜率效率Slope efficiency激光器额定光功率的10％和90％对应的光功率差值△P与相应工作电流的差值△I的比值称为斜率效率。

3.1.39 光功率-电流曲线扭折Optical power-current curve kink光功率-电流曲线上出现的非线性变化的拐点。

扭折表征了光功率与工作电流的线性关系的优劣。

DFB 激光器性能参数2005/3/7/11:54DFB激光器是在FP激光器的基础上采用光栅虑光器件使器件只有一个纵模输出，此类器件的特点：输出光功率大、发散角较小、光谱极窄、调制速率高，适合于长距离通信。

多用在1550nm波长上，速率为2.5G以上。

DFB激光器有以下性能参数：工作波长：激光器发出光谱的中心波长。

边模抑制比：激光器工作主模与最大边模的功率比。

-20dB光谱宽度：由激光器输出光谱的最高点降低20dB处光谱宽度。

阈值电流：当器件的工作电流超过阈值电流时激光器发出相干性很好的激光。

输出光功率：激光器输出端口发出的光功率。

其典型参数见下表所示：普通结构的分布反馈半导体激光器(DFB-LD)，在高速调制状态下会发生多模工作现象，从而限制了传输速率。

因此，设计和制作在高速调制下仍能保持单纵模工作的激光器是十分重要的，这类激光器统称为动态单模(DSM)半导体激光器。

实现动态单纵模工作的最有效的方法之一，就是在半导体激光器内部建立一个布拉格光栅，依靠光栅的选频原理来实现纵模选择。

分布反馈半导体激光器的特点在于光栅分布在整个谐振腔中，光波在反馈的同时获得增益。

因为DFB-LD的谐振腔具有明显的波长选择性，从而决定了它们的单色性优于一般的FP-LD。

在DFB-LD中存在两种基本的反馈方式，一种是折射率周期性变化引起的布拉格反射，即折射率耦合(Index-Coupling)，另一种为增益周期性变化引起的分布反馈，即增益耦合(Gain-Coupling)。

与依靠两个反射端面来形成谐振腔的FP-LD相比，DFB-LD可能激射的波长所对应的谐振腔损耗是不同的，也就是说DFB-LD的谐振腔本身具有选择模式的能力。

在端面反射为零的理想情况下，理论分析指出：折射率耦合DFB-LD在与布拉格波长相对称的位置上存在两个谐振腔损耗相同且最低的模式，而增益耦合DFB-LD恰好在布拉格波长上存在着一个谐振腔损耗最低的模式。

分布反馈式半导体激光器半导体激光器及其应用调研报告课程题目分布反馈式半导体激光器在实际工程系统中的应用学院光电技术学院班级电科一班姓名李俊锋学号2010031029 任课教师张翔2013年 5 月15 日分布反馈式半导体激光器在实际工程系统中的应用李俊锋2010031029 摘要：DFB (Distributed Feed Back) DFB型光发射机，分布反馈半导体激光器因其波长的扩展、高功率激光阵列的出现以及可兼容的激光导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展、半导体激光器体积小、重量轻、成本低、波长可选择，其应用范围遍及的领域越来越宽广，其的出现带来了巨大的变化，使科技更发达，人们生活更加丰富多彩，应用范围遍及医学、科技、航天交通，通信等各个领域。

自从1962 年世界上第一台半导体激光器(Diode Laser)发明问世以来, 于其体积小、重量轻、易于调制、效率高以及价格低廉等优点, 被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一. 四十几年来半导体激光器逐步应用在激光唱机、光存储器、激光打印机、条形码解读器、光纤电信以及激光光谱学中, 不断扩大应用范围, 进入了一些其它类型激光器难以进入的新的应用领域。

关键字:DFB、工作波长、边模抑制比、阈值电流、输出光功率一、分布反馈式半导体激光器简介1、分布反馈式半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件.其工作原理是,通过一定的激励方式,在半导体物质的能带之间,或者半导体物质的能带与杂质能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用.半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式.电注入式半导体激光器,一般是GaAS,InAS,Insb等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射.光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质,通过外部注入高能电子束进行激励.在半导体激光器件中,目前性能较好,应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。

DFB分布式反馈激光器091041A 谢伟超DFB( Distributed Feedback Laser)，即分布式反馈激光器，其不同之处是内置了布拉格光栅（Bragg Grating），属于侧面发射的半导体激光器。

DFB激光器将布拉格光栅集成到激光器内部的有源层中（也就是增益介质中），在谐振腔内即形成选模结构，可以实现完全单模工作。

目前，DFB激光器主要以半导体材料为介质，包括锑化镓(GaSb）、砷化镓（GaAs）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。

DFB激光器最大特点是具有非常好的单色性（即光谱纯度），它的线宽普遍可以做到1MHz以内，以及具有非常高的边摸抑制比（SMSR），目前可高达40-50dB以上。

设计和制作在高速调制下仍能保持单纵模工作的激光器是十分重要的，这类激光器统称动态单模半导体激光器。

实现动态单纵模工作的最有效的方法之一，就是在半导体激光器内部建立一个布拉格光栅，靠光栅的反馈来实现纵模选择。

这种结构还能够在更宽的工作温度和工作电流范围内抑制模式跳变，实现动态单模。

分布反馈半导体激光器（DFB－LD）,在DFB－LD中，光栅分布在整个谐振腔中，所以称为分布反馈。

因为采用了内部布拉格光栅选择波长，所以DFB－LD的谐振腔损耗有明显的波长依存性，这一点决定了它在单色性和稳定性方面优于一般的F－P腔激光器。

结构及工作机理DFB激光器的激光振荡不是靠F—P腔来实现，而是依靠沿纵向等间隔分布的光栅所形成的光耦合，如图2—81所示。

图中光栅的周期为A，称为栅距。

当电流注入激光器后，有源区内电子——空穴复合，辐射出能量相应的光子，这些光子将受到有源层表面每一条光栅的反射。

在DFB激光器的分布反馈中，此时的反射是布拉格发射，光栅的栅条间入射光和反射光的方向恰好相反。

满足上式的那些特定波长的光才会受到强烈反射，从而实现动态单纵模工作。

式也称为分布反馈条件（一般m取1）。

DFB－LD的光栅是完全均匀对称的，使得其发光出现了两个主模同时振荡的现象。

一种半导体DFB激光器控制电路的设计半导体DFB激光器是一种常用的光电器件，具有自锁振荡和稳定单模输出的特点。

为了实现对DFB激光器的精确控制，需要设计一种合适的控制电路。

这篇文章将详细介绍一种基于反馈控制的DFB激光器控制电路设计方案。

首先，我们需要了解DFB激光器的工作原理。

DFB激光器是一种具有光栅衍射结构的半导体激光器，通过该结构可以实现选择性放大其中一特定波长的光信号，从而实现单模输出。

控制DFB激光器的输出波长主要通过改变激光器中的折射率或者光栅调制电流来实现。

基于以上的工作原理，我们可以设计一种基于PID反馈控制的DFB激光器控制电路。

PID控制器是一种经典的控制算法，通过对系统的误差、积分和微分进行综合处理，实现对系统的精确控制。

其数学描述为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)为输出控制信号，e(t)为系统的误差，Kp、Ki和Kd为PID控制器的参数，分别对应比例、积分和微分增益。

对于DFB激光器的控制，我们可以将激光器的输出功率作为系统的误差信号。

具体设计步骤如下：1.传感器选择：选择一个合适的光功率传感器，用于测量DFB激光器的输出功率。

常用的光功率传感器有PIN光电二极管、光纤耦合探头等。

2.比例放大器：将光功率信号放大到适合PID控制器的输入范围。

可以使用运算放大器或者其它适当的电路来实现。

3.PID控制器：设计一个PID控制器电路，根据实际需求调整比例、积分和微分增益系数。

可以使用模拟电路或者数字信号处理器来实现PID控制器。

4.DA/AD转换：将数字控制信号转换为模拟控制信号，根据PID控制器的输出控制信号，调整DFB激光器的工作状态。

同时，将光功率传感器测得的光功率信号转换为数字信号，在PID控制器中作为反馈输入。

5.功率调节电路：根据PID控制信号，调节DFB激光器的工作状态，实现输出功率的稳定控制。