DFB激光器调研报告(在实际工程中的应用)
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光缆施工中的新材料应用随着科技的不断发展,通信行业也在不断进步。
光缆施工作为通信行业的重要组成部分,其施工材料也在不断更新换代。
在光缆施工中,新材料的应用不仅提高了施工效率,也大大降低了施工成本。
本文将介绍光缆施工中的一些新材料应用。
我们来说说光纤。
光纤是光缆的核心部分,它的作用是传输光信号。
随着技术的进步,现在使用的新型光纤具有更高的传输速度和更远的传输距离。
其中,一种叫做“分布式反馈激光器”(DistributedFeedbackLaserDiode,简称DFB)的新型光纤激光器在光缆施工中得到了广泛应用。
DFB激光器具有结构简单、稳定性好、输出功率高等优点,使得光缆的传输速度和传输距离得到了大幅提升。
再次,我们来说说光缆的固定材料。
在光缆施工过程中,光缆需要通过牵引、固定等工序才能保证其稳定地铺设在地表或者地下。
新型光缆固定材料需要具有较高的强度和粘接力,以抵御外界的拉扯和振动。
目前,一种叫做“聚氨酯”(Polyurethane,简称PU)的新型材料在光缆施工中得到了广泛应用。
聚氨酯具有强度高、粘接力强、耐老化等优点,能够有效固定光缆,保证其稳定性和可靠性。
我们来说说光缆的接头材料。
在光缆施工过程中,光缆接头是连接两段光缆的重要组成部分。
新型光缆接头材料需要具有优良的电学性能和光学性能,以保证光信号的传输质量和稳定性。
目前,一种叫做“银纳米线”(SilverNanowire,简称SNW)的新型材料在光缆接头中得到了广泛应用。
银纳米线具有优良的导电性和导光性,能够有效提高光缆接头的性能。
在光缆施工中,新材料的应用不仅提高了施工效率,也大大降低了施工成本。
光纤、保护材料、固定材料和接头材料都是光缆施工中的重要组成部分,新型材料的应用使得光缆施工更加便捷、高效。
随着科技的不断进步,未来光缆施工中的新材料应用将会更加广泛,为通信行业的发展提供有力支持。
光缆施工中的新材料应用真的是多种多样,就像一个五彩斑斓的宝盒,让人眼前一亮。
激光器调研报告激光器调研报告激光器是一种利用激发的原子、分子、固体或气体来产生相干、一致、有色的光的装置。
近年来,随着激光技术的快速发展,激光器在各个领域的应用越来越广泛。
本次调研主要针对激光器的种类、工作原理、应用领域以及市场前景等方面进行了深入了解。
激光器的种类主要分为气体激光器、固体激光器和半导体激光器。
气体激光器是利用气体放电时所产生的高温等离子体与激活状态的原子、分子碰撞而产生激光辐射的器件。
常见的气体激光器有二氧化碳激光器、氦镭激光器等。
固体激光器利用某些固体材料中的掺杂离子与激光辐射作用而产生激光。
半导体激光器则是利用电流通过半导体材料时所产生的激子能级跃迁而产生激光。
不同种类的激光器其工作原理有所不同,但大体上都是通过外能源激发激活粒子,使其能级发生跃迁,从而产生激光辐射。
激光辐射具有单色性、相干性和方向性等特点,可以用于锐利的切割、焊接、打孔等材料加工工艺,也可以用于雷达、测距、医学和科研等领域。
激光器的应用领域非常广泛。
在制造业中,激光器可以用于金属切割、焊接和打孔,提高生产效率和产品质量。
在医疗领域中,激光器可以用于激光手术、激光治疗和激光诊断等,可实现无创和精准的治疗效果。
此外,激光器还被广泛应用于通信、显示、安全防护等领域。
现阶段,全球激光器市场呈现稳步增长的趋势。
随着科技的不断进步和工业化的不断推进,对激光器的需求会进一步增加。
尤其是在制造业和医疗领域,激光器有望得到更广泛的应用。
同时,半导体激光器作为未来发展的主要方向,具有小体积、低功耗、高光电转换效率等优势,将成为激光器市场的新的增长点。
综上所述,激光器是一种具有广泛应用前景的技术装置。
不同种类的激光器在不同的领域具有独特的优势和应用场景。
当前,激光器市场正在快速发展,未来将持续增长。
为了更好地推动激光器技术的发展和应用,相关部门应加强政策引导和技术研发,提高激光器的性能和稳定性,进一步拓展激光器的应用领域,推动激光器产业的繁荣发展。
DFB光纤激光器国内外发展状况从国内发展状况来看,中国在光通信领域的发展非常迅速,并取得了一系列重大突破。
DFB光纤激光器作为一种关键器件,在国内光通信领域得到了广泛应用。
中国科学院、清华大学、复旦大学等一些重点高校和科研机构开展了深入的研究工作,提高了DFB光纤激光器的性能。
同时,国内一些光通信设备厂商如中兴通讯、华为等也在DFB光纤激光器的研发和生产方面取得了很大进展。
目前,国内DFB光纤激光器的技术水平已经达到了国际先进水平,并在国内市场上占有很大份额。
从国外发展状况来看,DFB光纤激光器在国外也有广泛的应用。
美国是DFB光纤激光器的主要研发和生产国家之一,其在等离子体物理、激光雷达、光纤传感等领域的应用上取得了很多成果。
欧洲的一些研究机构如爱丁堡大学、剑桥大学等也进行了很多与DFB光纤激光器相关的研究,提高了DFB光纤激光器的性能。
此外,日本、韩国等国家也在DFB光纤激光器的研究和应用方面取得了一些成果。
总的来说,DFB光纤激光器在国内外均取得了很大的发展。
在技术方面,通过不断的研究和创新,DFB光纤激光器的性能得到了很大的提高。
在应用方面,DFB光纤激光器已经广泛应用于光通信、激光雷达、传感等领域,为这些领域的发展提供了重要支持。
此外,随着光通信、光纤传感等领域的不断发展,对DFB光纤激光器的需求将会进一步增加,这将为DFB光纤激光器的发展提供更大的机遇和空间。
虽然DFB光纤激光器在国内外都取得了很大的进展,但还存在一些问题需要解决。
首先,DFB光纤激光器的制造成本较高,需要进一步提高生产效率,降低制造成本。
其次,目前DFB光纤激光器的输出功率还有一定的限制,需要进一步提高输出功率。
另外,DFB光纤激光器在高温、高湿等恶劣环境下的性能表现也需要改进。
这些问题的解决需要更多的研究和创新,在光学材料、工艺技术等方面进行深入研究。
综上所述,DFB光纤激光器在国内外得到了广泛的应用,并取得了重要突破。
激光器调研报告激光器是一种应用于科学实验、工业制造、医疗、通信等领域的重要设备。
在激光器调研中,我发现激光器具有以下特点和应用。
首先,激光器具有高度的单色性和方向性。
激光器能够产生高度单色的光束,这对于许多科学实验和医疗应用非常重要。
激光器还具有较高的方向性,可以产生相对集中的光束,这对于需要精确照射的任务非常有用。
其次,激光器具有较高的亮度和聚焦性。
激光器产生的光束具有较高的亮度,即单位时间和单位面积上的能量较高。
这使得激光器在照明、显示和通信等领域有着广泛的应用。
同时,激光束还具有较好的聚焦性,可以通过适当的光学系统将光束聚焦到较小的区域,实现高精度的加工和测量。
再次,激光器具有可调谐性和脉冲性。
一些激光器可以通过调节其工作参数来改变其输出光的波长,从而实现对输出光的可调谐性。
这对于一些需要特定波长的应用非常重要。
另外,一些激光器还可以产生脉冲光,即输出光束在时间上呈现出间歇性的现象。
这使得激光器在测量和材料加工等领域具有更广泛的应用。
最后,激光器在各个领域有着广泛的应用。
在科学研究中,激光器被广泛应用于光谱分析、光学实验和物质测量等领域。
在工业制造中,激光器可以用于材料切割、焊接和雕刻等工序。
在医疗领域,激光器可以用于激光手术、皮肤美容和眼科手术等。
在通信领域,激光器是光纤通信系统的核心设备,用于光信号的传输和放大。
综上所述,激光器是一种具有高度单色性、方向性、亮度和聚焦性的设备,并具有可调谐性和脉冲性。
它在科学实验、工业制造、医疗和通信等领域有着广泛的应用。
激光器的发展将继续推动这些领域的进步和创新。
分布反馈光纤激光器(DFB-FL)波长解调方法的研究的开题报告一、选题背景与意义随着光通信技术的发展,分布反馈光纤激光器(DFB-FL)逐渐成为光通信领域的重要组成部分。
DFB-FL具有窄线宽、单模、高稳定性等优点,被广泛应用于光通信系统中。
同时,DFB-FL波长对于光通信系统的性能也至关重要。
因此,波长解调方法的研究对于DFB-FL的调制和信号传输具有重要意义。
二、研究目的和内容本研究旨在研究DFB-FL波长解调方法,探究其解调原理。
具体内容如下:1. 分析DFB-FL波长的特点和重要性;2. 探究常见的DFB-FL波长解调方法,如腔内特性法、外差法、腔外特性法等;3. 研究DFB-FL波长解调方法的优缺点,并对其性能指标进行评估比较;4. 综合考虑DFB-FL波长解调方法的特点,探讨优化其解调算法和系统实现方法;5. 利用实验方法验证波长解调方法的有效性和可行性。
三、研究意义1. 探究DFB-FL波长解调方法的原理和性能,可以提高光通信系统的可靠性和稳定性,为系统设计提供更加科学的理论基础;2. 通过比较各种DFB-FL波长解调方法的优缺点,可以为企业和研究机构选择最适合的解调方法提供参考;3. 优化DFB-FL波长解调方法的算法和系统实现方法,可以提高解调效率和准确度,为光通信系统的应用提供更好的技术支持。
四、研究方法和过程本研究采用的研究方法包括文献综述法、数学分析法和实验验证法。
具体过程如下:1. 首先进行文献综述,收集和整理DFB-FL波长解调方法的相关文献和资料;2. 分析DFB-FL波长的特点和重要性,探讨DFB-FL波长解调方法的原理和性能;3. 比较各种DFB-FL波长解调方法的优缺点,评估其性能指标;4. 根据DFB-FL波长解调方法的特点,优化其解调算法和系统实现方法;5. 利用实验方法验证波长解调方法的有效性和可行性。
五、预期成果和进展本研究预期成果包括:1. 完成DFB-FL波长解调方法的综述文献,系统梳理DFB-FL波长解调方法的原理和性能;2. 比较各种DFB-FL波长解调方法的优缺点,分析各方法的性能指标;3. 提出优化DFB-FL波长解调方法的算法和系统实现方法;4. 利用实验方法验证DFB-FL波长解调方法的有效性和可行性。
DFB激光器调研报告
首先,DFB激光器具有较窄的输出光谱,高的光谱纯度和较高的单模光输出功率。
这使得DFB激光器在光通信领域有着广泛的应用。
DFB激光器可用于光纤通信系统中作为光源,其稳定的单模输出和窄带宽特性使其成为光纤通信系统中的理想选择。
此外,由于DFB激光器具有较高的光功率和较窄的光谱带宽,因此可在光纤通信系统中实现远距离传输。
其次,DFB激光器还广泛应用于光纤传感技术中。
光纤传感器用于测量各种物理量,如温度、压力、形变等。
DFB激光器在光纤传感器中作为光源,通过测量激光的频率或相位变化来获得待测物理量的信息。
由于DFB激光器具有较高的频率稳定性和较窄的光谱带宽,因此能够实现高精度的光纤传感测量。
此外,DFB激光器还可应用于光存储器件和光开关等光学器件中。
在光存储器件中,DFB激光器作为激发源,通过控制激光的开关来实现光存储和读取。
在光开关中,DFB激光器具有高速开关速度和低驱动电压的特点,能够实现高速光信号的开关和调制。
此外,DFB激光器还可以在医疗领域中应用。
例如,在激光医学中,DFB激光器可用于激光手术、激光治疗等。
激光手术利用DFB激光器的高功率和单模输出特性,实现对组织的高精度切割和照射。
激光治疗则利用DFB激光器的特定波长来对病变组织进行照射和治疗,以实现治疗效果。
综上所述,DFB激光器在实际工程中有着广泛的应用。
其主要应用于光通信、光纤传感、光存储器件、光开关和激光医疗等领域。
随着光电子技术的进步和应用需求的增加,DFB激光器未来的应用前景将更加广阔。
DFB Fiber Laser Sensors的开题报告
DFB Fiber Laser Sensing技术是一种基于分布反馈(DFB)光纤激光器的传感器技术,它可以实现高精度、高灵敏度的物理量测量,例如温度、压力、形变等。
该技术已经广泛应用于航空航天、自动化控制、化工等领域,成为了传感器领域的一种热点研究方向。
本文将从物理原理、技术特点、应用领域和发展趋势四个方面对DFB Fiber Laser Sensing技术进行全面的介绍和分析。
首先,本文将简要介绍DFB光纤激光器的工作原理和基本结构,重点介绍DFB光纤激光器的反馈机制和反馈光栅的设计原理。
接着,通过介绍DFB Fiber Laser Sensing的工作原理和典型结构,论述其物理原理及技术特点。
在应用方面,本文重点介绍DFB Fiber Laser Sensors在航空航天、石油化工、自动化控制等领域的应用现状和发展趋势。
最后,本文将展望DFB Fiber Laser Sensors在未来的发展及其在新领域中的应用前景。
综上所述,本文将就DFB Fiber Laser Sensors技术进行全面的介绍和分析,可进一步推广该技术的广泛使用,促进其在实际应用中的进一步发展和壮大。
激光器调研报告1. 引言激光器是一种将输入的能量转化为高度定向的、相干的光线输出的装置。
它在众多领域中得到广泛应用,如通信、医疗、制造等。
本文将对激光器的原理、分类、应用以及市场前景进行调研分析。
2. 激光器原理激光器的工作原理是利用激光介质中的受激辐射效应,通过光学共振腔的反射,增强激光的放大,最终得到高度定向的激光束。
激光介质通常包括固体、液体、气体或半导体材料。
3. 激光器分类根据激光介质的不同,激光器可以分类为固体激光器、液体激光器、气体激光器和半导体激光器等。
•固体激光器:利用固体介质(如Nd:YAG等)产生激光,具有高能量、高稳定性和长寿命的特点,常用于科研、医疗和材料加工等领域。
•液体激光器:利用染料溶液作为激光介质,可调谐波长,广泛应用于光谱分析、生物医学和材料加工等领域。
•气体激光器:利用气体(如CO2、氦氖气等)产生激光,具有高功率、高效率和高品质的特点,常用于激光切割、激光焊接等工业应用。
•半导体激光器:利用半导体材料(如GaAs)产生激光,具有小体积、低功耗和长寿命的特点,广泛应用于激光打印、光纤通信等领域。
4. 激光器应用激光器在各个领域中有着广泛的应用。
•通信领域:光纤通信是现代通信技术的基石,激光器作为光源被广泛应用于光纤通信系统中,实现高速、远距离的数据传输。
•医疗领域:激光器在医疗设备中有着重要作用,如激光手术刀、激光治疗仪等,用于手术、皮肤治疗和眼科手术等。
•制造领域:激光器在材料加工中具有精密、高效的特点,常用于激光切割、激光焊接、激光打孔等工艺,应用于金属加工、电子制造等领域。
5. 激光器市场前景激光器市场在过去几年中呈现出快速增长的趋势,未来有着广阔的发展前景。
根据市场研究机构的数据显示,全球激光器市场规模在近年来持续增长,预计将在未来几年内继续保持较高的增长率。
主要驱动因素包括通信技术的不断进步、医疗设备的需求增加和制造业的发展。
同时,随着技术的不断进步,激光器的性能和成本都在不断优化,使得其在各个领域中的应用更加广泛。
实验步骤:1,DFB半导体激光器由激光温控恒流源提供驱动电流和控制工作温度。
开机前使电流调节旋钮逆时针到底保持电流为0.开机后慢慢增大,并且注意设置温度。
逐一用光功率计记录下每个电流对应的功率值,并作出半导体激光器的P-I曲线,并采用两段直线拟合法确定其阈值,同时计算出斜率效率。
(光功率计应该选择线性单位,而不是对数单位。
)2,改变温度,重复上面步骤测出PI曲线3,换成FP激光器,重复上述步骤测得其PI曲线4,①在给定温度的情况下测量不同电流下DFB光谱的中心波长、峰值功率谱密度。
②在给定电流的情况下测量不同温度下DFB光谱的中心波长、峰值功率谱密度。
5,测量FP光谱的峰值功率谱密度、峰值波长、纵模间隔,并用光谱仪的分析功能测得其20dB带宽,并测得3dB 带宽。
数据处理①DFB的PI曲线:20.0℃时I/mA 2.0 4.1 6.08.010.011.011.511.711.9P/uW0.883 3.147.5315.6728.4537.9745.5366.096.15I/mA12.212.513.015.017.019.021.0P/uW137.8177.5243.8524.1809.111021387采用直线拟合法,阈值后直线部分公式为y=141.57x-1591,阈值大约为11.24mA斜率效率即141.57mV25.1℃时I/mA 2.0 4.1 6.08.010.011.011.512.013.0P/uW0.784 2.615 5.96111.9320.9627.330.5334.1443.68I/mA13.213.413.614.016.018.020.022.0P/uW 53.2997.2124.2177.5450.1728.710111281采用直线拟合法,阈值后直线部分公式为y =138.04x -1754.4,阈值大约为12.71mA斜率效率即138.04mV②FP 的PI 曲线I/mA 2.03 4.04 6.08.038.488.989.299.499.609.82P/uW 0.1320.3520.746 1.75 2.25 3.34 5.1716.225.045.0I/mA 10.0511.9813.9815.9817.9920.0622.03P/uW 60.4225.2399.1576.0744.8965.51139采用直线拟合法,阈值后直线部分公式为y =89.626x -846.2,阈值大约为9.44mA斜率效率即89.626mV③给定温度的情况下测量不同电流下DFB 光谱的中心波长、峰值功率谱密度温度24.5℃电流/mA 15.017.019.021.023.025.0峰值波长/nm1547.4041547.4081547.4121547.4161547.4201547.424峰值功率谱密度/dBm -5.62-2.98-1.30-0.260.390.99电流变化造成的中心波长变化量为20nm/A给定电流的情况下测量不同温度下DFB 光谱的中心波长、峰值功率谱密度(21.6mA )温度/℃20.121.022.023.024.025.1中心波长/nm 1547.0161547.1001547.1801547.2721547.3681547.456功率谱密度/dBm1.24 1.040.910.820.530.34温度造成的中心波长变化量为0.088nm/℃④测量FP光谱的峰值功率谱密度、峰值波长、纵模间隔、20dB带宽、3dB带宽峰值功率谱密度:-12.25dBm峰值波长:1542.032nm纵模间隔:1.3604nm20dB带宽(包络):2.8629nm3dB带宽(单个):0.28nm测试电流:14.5mA附:DFB 半导体激光器光谱实验结论:①激光器要产生激光,电流要达到一个阈值,之后功率和电流成线性关系。
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。
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。
目前,DFB激光器主要以半导体材料为介质,包括锑化镓、砷化镓、磷化铟、硫化锌等。
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。
2、分布反馈式半导体激光器的主要参数:a.工作波长:激光器发出光谱的中心波长。
b.边模抑制比:激光器工作主模与最大边模的功率比。
c.-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。
d.阈值电流:当器件工作电流超过阈值电流时激光器发出相干性很好的激光。
e.输出光功率:激光器输出端口发出的光功率。
二、分布反馈式半导体激光器原理分布反馈式半导体的能带结构。
半导体材料多是晶体结构。
当大量原子规则而紧密地结合成晶体时,晶体中那些价电子都处在晶体能带上。
价电子所处的能带称价带(对应较低能量)。
与价带最近的高能带称导带,能带之间的空域称为禁带。
当加外电场时,价带中电子跃迁到导带中去,在导带中可以自由运动而起导电作用。
同时,价带中失掉一个电子,则相当于出现一个带正电的空穴,这种空穴在外电场的作用下,也能起导电作用。
因此,价带中空穴和导带中的电子都有导电作用,统称为载流子。
掺杂半导体与p-n结。
没有杂质的纯净半导体,称为本征半导体。
如果在本征半导体中掺入杂质原子,则在导带之下和价带之上形成了杂质能级,分别称为施主能级和受主能级。
有施主能级的半导体称为n型半导体;有受主能级的半导体称这p型半导体。
在常温下,热能使n型半导体的大部分施主原子被离化,其中电子被激发到导带上,成为自由电子。
而p型半导体的大部分受主原子则俘获了价带中的电子,在价带中形成空穴。
因此,n型半导体主要由导带中的电子导电;p型半导体主要由价带中的空穴导电。
半导体激光器中所用半导体材料,掺杂浓度较大,n型杂质原子数一般为(2-5)×1018cm-1;p型为(1-3)×1019cm-1。
在一块半导体材料中,从p 型区到n型区突然变化的区域称为p-n结。
其交界面处将形成一空间电荷区。
n型半导体带中电子要向p区扩散,而p型半导体价带中的空穴要向n 区扩散。
这样一来,结构附近的n型区由于是施主而带正电,结区附近的p 型区由于是受主而带负电。
在交界面处形成一个由n区指向p区的电场,称为自建电场。
此电场会阻止电子和空穴的继续扩散。
p-n结电注入激发机理。
若在形成了p-n结的半导体材料上加上正向偏压,p区接正极,n区接负极。
显然,正向电压的电场与p-n结的自建电场方向相反,它削弱了自建电场对晶体中电子扩散运动的阻碍作用,使n区中的自由电子在正向电压的作用下,又源源不断地通过p-n结向p区扩散,在结区内同时存在着大量导带中的电子和价带中的空穴时,它们将在注入区产生复合,当导带中的电子跃迁到价带时,多余的能量就以光的形式发射出来。
这就是半导体场致发光的机理,这种自发复合的发光称为自发辐射。
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)。
三、分布反馈半导体激光器反馈方式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。
也就是说,折射率耦合DFB-LD原理上是双模激射的,而增益耦合DFB-LD是单模激射的。
四、分布式反馈激光器的制造技术DFB激光器的光栅结构通常在波导表面掩膜,刻蚀形成。
但是,在制造过程中产生的晶格损伤会降低量子效率,增大阈值电流。
避免晶格损伤产生的影响:将光栅和激光器有源层分开。
主要提供了三种方法。
方法1:利用扩散方法➢ 1.在衬底GaAs上利用离子束刻蚀形成三阶光栅➢ 2.P区掺杂Zn➢ 3.在交界面1um下产生p-n结方法2:利用separate confinement heterojunction 结构➢ 1.注入的电子被p-Ga0.83Al0.17As➢2限制在有源层➢ 3.光子传播到p-Ga0.93Al0.07As的交界面➢ 4.有源区不受晶格损伤的影响方法3:利用水平耦合结构➢ 1.光通过横向和水平方向消逝场的重叠部分来提供光反馈➢ 2.耦合系数k与脊的深度有关➢ 3.发射波长为9217埃,阈值电流为11mA五、分布式反馈激光器特点与一般F—P腔激光器相比,DFB激光器具有以下两大优点,因而在目前的光纤通信系统中得到广泛应用。
(1)动态单纵模窄线宽输出1、线宽窄:发射谱线宽定义为激光增益曲线和激光器的模式选择特性的卷积,由于光栅具有很好的波长选择特性,因此,发射谱宽较窄。
2、典型的端面反射型激光器的单模线宽为1到2埃,约 50 GHz,而带有光栅结构的DFB的线宽约为50–100 kHz。
3、目前商用的DFB激光器在1.55μm处的线宽小于25埃。
由于DFB激光器中光栅的栅距(A)很小,形成一个微型谐振腔,对波长具有良好的选择性,使主模和边模的阈值增益相对较大,从而得到比F—P腔激光器窄很多的线宽,并能保持动态单纵模输出。
(2)波长稳定性好1、传统的端面反射激光器的发射波长很容易受到温度的影响。
2、DFB激光器波长的稳定性较好,因为光栅能够锁定激光器输出给定的波长。
3、分析:(1)波长漂移:4、端面反射激光器:3.7埃/摄氏度5、DFB激光器:0.8埃/摄氏度(3)阈值电流:在m=0时,J端=JDFB1、但J1=3J0,并且在模式转换处阈值电2、流急剧增加(由增益曲线和激光模式3、在此温度下不匹配导致的)由于DFB激光器内的光栅有助于锁定给定的波长,其温度漂移约为0.8Å/℃,比F—P腔激光器要好得多。
在端面激光器中,光的发射波长是由增益曲线和激光器的模式特性决定的,当达到阈值电流时,激光器通常会激发许多纵模4、在DFB激光器中,发射波长会受到增益曲线的影响,但主要由光栅周期决定。
5、当 l 阶模和 l±1阶模的间距和增益曲线的线宽相比足够大时,只有一个模式有足够的增益产生激光。
尽管DFB激光器有很多优点,但并非尽善尽美。
例如,为了制作光栅,DFB激光器需要复杂的二次外延生长工艺,在制造出光栅沟槽之后由于二次外延的回熔,可能吃掉已形成的光栅,致使光栅变得残缺不全,导致谐振腔内的散射损耗增加,从而使激光器的内量子效率降低。
此外,DFB激光器的震荡频率偏离Bragg频率,故其阈值增益较高。
DFB激光器的发展方向是,更宽的谐调范围和更窄的线宽,在一个DFB激光器集成两个独立的光栅,实现更宽的波长谐调范围,比如达到100nm谐调范围,以及更窄的光谱线宽。
六、分布式反馈激光器实际工程系统中的应用分布反馈式半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器,由于它的波长范围宽,制作简单、成本低、易于大量生产,并且由于体积小、重量轻、寿命长,因此,品种发展快,应用范围广,目前已超过300种,半导体激光器的最主要应用领域是Gb局域网,850nm波长的半导体激光器适用于)1Gh/。