4.7 分布反饋半導(dǎo)體激光器-ppt課件

1、4.7 分布反饋(DFB)半導(dǎo)體激光器v目的：在長距離、大容量通信中要求：v LD容線寬、單縱模工作高速、動態(tài)v 調(diào)制）一.概述1. F-P腔LD 光反饋由腔兩側(cè)的反射鏡集中提供，介質(zhì)的介電常數(shù)沿腔長方向保持不變。2. 分布反饋諧振腔 光反饋是沿腔長方向逐點反饋獲得，介質(zhì)的介電常數(shù)沿腔長方向是周期性變化( , , ),;( , , ),x y znn x y zNnjk3. LD中實現(xiàn)分布反饋的方式 DFBDistributed Feedback）:利用Bragg光柵的選頻獲得單縱模輸出，光柵制作在緊鄰有源層上方或下方的限制波導(dǎo)層 DBR分布布拉格反射 此外DBRLD的光柵位于有源區(qū)以外，易于

2、與其他器件集成，可制成波長可調(diào)諧LDv三電極結(jié)構(gòu)：有源區(qū)電極;相位控制區(qū)電極;DBR光柵反射的電極v 靠改變光柵區(qū)的電流改變n從而改變布拉格波長，改變激射波長，改變相位控制區(qū)的電流實現(xiàn)相位匹配，從而實現(xiàn)波長的無跳模調(diào)諧。二.Bragg反射基本工作原理v晶體中原子或晶格衍射散射光相互形成干涉增強BmiBmimnmn290,90)sin(sin當 波長為 獲得干涉反饋增強 ：布拉格波長， ：布拉格周期BBv波動方程：v 光波導(dǎo)中折射率按如下正弦變化v 消光系數(shù)：2222220( )( )02(2)()xxEzEzznkjnk 2cos)(0ffaakkznnzn帶入波動方程v當較小0.2m, 較大

3、 布拉格波長附近有一對方向相反的強衍射光，v 因而設(shè)介質(zhì)內(nèi)電場為正、負行波之和v得一對耦合波方程mnmm2( )( )exp()( )exp()zbbE zR zjzS zjz220220()()2()()2bafbbafbnRajRjSznSajSjRzv耦合常數(shù) 表示兩波之間耦合強弱的量00ank三.DFB的模式特性與增益特性1. 模式特性DFBLD諧振波長） 討論：諧振波長的間隔 以 為中心對稱分布 無論q取任何值，均勻波紋光柵DBF- LD中 以 為中心存在一個截止帶寬 2/)21(20LnqbbLnb220bb1sbb1b02. 閾值增益 閾值增益對稱分布 離 越遠， bthg4為了

4、避免對稱雙模振蕩 a.均勻周期光柵區(qū)引 進 相移 b.一腔面增透 非對稱 c.不均勻周期3. 相移的DFB-LD 為了實現(xiàn)可靠的動態(tài)單縱模振蕩，在DBF-LD的中心部位令光柵有一個 的相移4 當 則在布拉格 處實現(xiàn)最低 的單縱模工作。 兩區(qū)的駐波在DFB中心不能平滑相接，各自諧振thg021 rrb)2(2cos)()2(2cos)(0201mzmnnznmzmnnznmm右區(qū)左區(qū)v兩段駐波在DBF區(qū)中心平滑相接問題： 由于中心出現(xiàn)峰值，載流子濃度降低，破壞了 的相移 穩(wěn)定性差，線寬不窄 中心區(qū)制作周期與兩側(cè)不同的光柵，使光場均勻化44. 增益耦合DFB-LD 在有源區(qū)上刻光柵優(yōu)點： 不管界面