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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 **********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（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。
dbr激光器波长
摘要：
1.DBR 激光器的概述
2.DBR 激光器的波长
3.DBR 激光器波长的应用领域
4.DBR 激光器波长的发展前景
正文：
一、DBR 激光器的概述
DBR（分布式反馈）激光器是一种具有广泛应用的光源，其工作原理是利用半导体材料产生光波，并通过外部的光学反馈结构使光波在激光器内部形成稳定的振荡。
与传统的激光器相比，DBR 激光器具有输出光波稳定、结构简单、调制速度快等优点，使其在光通信、光存储、光计算等领域具有重要应用价值。
二、DBR 激光器的波长
DBR 激光器的波长是指激光器产生的光波的波长。
DBR 激光器的波长通常取决于半导体材料的性质和激光器的结构参数。
不同的波长对应不同的光速和光能量，因此，DBR 激光器的波长对于其在光通信、光存储等领域的应用至关重要。
三、DBR 激光器波长的应用领域
DBR 激光器波长的应用领域广泛，包括但不限于以下几个方面：
1.光通信：DBR 激光器可以作为光通信系统的光源，用于光纤通信、光无
线通信等。
不同的波长可以实现不同速率的光通信，满足不同场景的需求。
2.光存储：DBR 激光器可以用于光盘的读写，其波长会影响光盘的存储容量和数据读写速度。
3.光计算：DBR 激光器可以用于光计算系统，例如光神经网络、光逻辑门等，其波长会影响光计算系统的性能和运算速度。
4.光探测：DBR 激光器产生的光波可以用于光探测，例如在光纤传感、激光雷达等领域。
波长的选择会影响探测的灵敏度和分辨率。
四、DBR 激光器波长的发展前景
随着科技的进步，DBR 激光器波长的研究不断深入，其应用领域也在不断拓展。
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。
分布式反馈激光器1范围本文件规定了分布式反馈激光器的技术要求、测试检验、标志、包装、运输、贮存等方面的内容。
本文件适用于分布式反馈激光器的制造和运行管理过程。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB10320激光设备和设施的电气安全GB/T191包装储运图示标志GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验A：低温GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验B：高温GB/T2423.3电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Cb：恒定湿热试验GB/T2423.5电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Ea和导则：冲击GB/T2423.6电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Eb和导则：碰撞GB/T2423.10电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）GB/T2423.21电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验M：低气压GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划GB/T6388运输包装收发货标志GB/T7247.1激光产品的安全第1部分：设备分类、要求和用户指南GB/T15175固体激光器主要参数测量方法GB/T15313激光术语GB/T15490固体激光器总规范GB/T31358半导体激光器总规范3术语和定义GB/T15313界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1分布式反馈激光器Distributed feedback laser利用光波导折射率的周期变化，在激光器有源波导区界面附近制作周期光栅来提供反馈的激光器。
4技术要求4.1机械性能分布式反馈激光器的机械性能应符合以下规定：a)激光器整体结构应牢固、机械性能可靠；b)激光器活动窗盖的启、闭应松紧适宜、可靠；c)激光器螺纹连接部应完整无损、连接可靠，起子槽、扳手孔和固定销不应起毛和损伤；d)激光器紧固件与紧固件部分的支承面应紧密接触，不得有松动和错位，密封于固定部件间隙间的密封胶或密封圈应完好无损；e)详细规范的其他要求。
分布式反馈激光器的工作原理分布式反馈激光器的工作原理，听上去有点复杂，但其实咱们可以轻松聊聊。
想象一下，激光就像一位狂热的歌手，舞台上有好几个麦克风，声音可以在这些麦克风之间来回反弹，越反弹越响亮，越唱越好。
这就是分布式反馈激光器的核心思想。
我们得知道，激光器里有个特殊的材料，叫做增益介质，这东西就像是歌手的嗓音，有了它，激光器才能“唱出”光来。
这增益介质通常被放在一个长长的腔体里，腔体的两端各有一个镜子，其中一个镜子是全反射的，另一个是部分反射的。
这个配置就像是一个巨大的回音室，光线在里面不停地来回折射，越折射越亮。
可是，光线可不能就这么老老实实地待在腔体里，它得有个地方出去，才能成为真正的激光。
这个地方就是部分反射镜，光线在这里“溜”出去，形成了我们看到的激光束。
说到这里，咱们得提到一个关键的点，那就是“反馈”。
激光器里的光线不是随便跑的，它会不断地回到增益介质中，激励材料释放出更多的光子。
这就像是歌手在台上唱歌，观众的欢呼声让他越来越兴奋，表现得越来越好。
反馈越多，激光的强度就越高，形成了一个良性循环。
不过，这个过程可不是一帆风顺的。
激光器的设计需要精确到位，稍微一不小心，光线就可能散掉或者失去方向。
像一场热闹的聚会，没控制好，大家就会吵成一团，没法听到好音乐了。
所以，激光器的每个部分都得配合得天衣无缝，才能产生稳定而强劲的激光。
再说到分布式反馈激光器，它还有个独特之处。
传统激光器的反射镜是固定的，而在分布式反馈激光器中，整个腔体的设计上有一些特殊的结构，比如光栅。
这个光栅就像是个小小的调音师，可以调节激光的波长，让它更精准。
通过这种方式，激光可以发出特定颜色的光，就像挑选出最美的音符，让整个旋律更加动听。
我们要聊聊它的应用。
分布式反馈激光器可不是只会在实验室里待着，它的身影无处不在。
比如，咱们日常用的光通信、医疗设备，甚至一些高端的工业加工，都少不了它的帮助。
想象一下，激光手术就像是在用最锋利的刀子，精准到位，轻轻一划就搞定了，不留痕迹，这多厉害啊！随着科技的不断进步，这种激光器的效率也越来越高。
光纤耦合分布式反馈激光器1.引言1.1 概述概述光纤耦合分布式反馈激光器是一种基于光纤耦合技术和分布式反馈机制的新型激光器。
与传统的激光器相比，它具有更高的输出功率、更好的光束质量和更宽的工作频率范围。
光纤耦合分布式反馈激光器在通信、医疗、材料加工等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在对光纤耦合分布式反馈激光器的原理、特点和应用进行深入探讨。
首先，文章将介绍光纤耦合技术的基本原理和常见的耦合方式。
其次，将详细介绍分布式反馈激光器的结构、工作原理和优势。
最后，本文将总结目前光纤耦合分布式反馈激光器的研究现状，并展望其未来的发展方向。
通过对光纤耦合分布式反馈激光器的研究，可以更好地理解其在实际应用中的优势和挑战，为相关领域的研究和应用提供参考和指导。
本文的目标是为读者提供一个全面而系统的介绍，促进该领域的研究和技术的进一步发展。
在接下来的章节中，我们将详细介绍光纤耦合技术和分布式反馈激光器的基本原理以及相关的研究进展。
希望读者通过本文的阅读，对光纤耦合分布式反馈激光器有更全面和深入的了解，并能够在实际应用中发挥其巨大的潜力。
文章结构部分应该介绍整篇文章的结构和内容安排。
可以根据以下内容编写文章1.2文章结构部分的内容：在本文中，将首先对光纤耦合分布式反馈激光器进行详细介绍。
引言部分会概述该主题的重要性和研究背景，并明确文章的目的。
在正文部分，将会分为两个主要部分进行讲述。
首先，将详细探讨光纤耦合技术，包括其原理、应用场景和相关研究进展。
然后，将深入研究分布式反馈激光器，涵盖其工作原理、结构设计、性能优势等方面的内容。
在结论部分，将对整篇文章进行总结，概括光纤耦合分布式反馈激光器的关键特点和研究成果。
同时，展望未来该领域的发展前景，探讨可能的研究方向和应用前景。
通过以上结构的布局，本文将全面深入地介绍光纤耦合分布式反馈激光器的原理、技术和应用前景，以期为读者提供全面的了解和参考价值。
1.3 目的本篇文章的目的是探讨光纤耦合分布式反馈激光器的原理和应用。
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。
为了将辐射功率集中在同一主模上，同时使各振荡模式的阈值增益差增大，可以采用如下方法：
（1）在光栅中引进一个2/4相移；
（2）将解理面之一做成斜面或增透，造成非对称的端面反射率；
（3）在有源区中靠近腔面的一小段区域上，没有布拉格光栅，形成无分布反馈的透明区；
（4）对光栅周期进行适当啁啾。
引进2/4相移和不对称端面反射率两种方法较可行且有效。
虽然1/4相移方法在工艺上有一定难度，但是能获得性能很好的动态单纵模。
DFB激光器的特点
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
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
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。
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。
