产品及行业资讯
News
半导体分布反馈激光器
一种半导体激光器,其使用其中折射率周期性地改变的结构来实现谐振腔反馈功能。该激光器不仅改善了半导体激光器的某些特性(例如模式,温度系数等),而且由于其平面工艺,还便于与集成光路中的其他部件的耦合和集成。
1970年,使用双异质结GaAs-GaAlAs注入的半导体激光器在室温下实现连续操作。同时,贝尔实验室H.Lignik等人发现反馈可以通过周期结构中的反向布拉格散射来提供,这可以取代解理面。
在实验中,这种结构最初应用于染料激光器。它于1973年用于半导体激光器。
1975年,GaAs分布式反馈激光器在室温下连续工作。半导体分布反馈激光器的反馈结构是周期性结构,反馈由反向布拉格散射提供。
为了在前向波和反向波之间进行有效的布拉格耦合,需要光栅周期以满足布拉格条件。半导体分布式反馈激光器具有各种结构,例如质量结,单异质结,双异质结,光和载流子,异质结,沟道衬底平面结构和具有横向消失场分布反馈的通道。
衬底的平面结构,掩埋异质结,具有横向消失场分布反馈的条形掩埋异质结等。一些周期性结构在激光器的表面上形成,一些在激光器内部,一些在基板上。
内部界面处激光的周期性结构通常需要二次液相外延,或液相外延和分子束外延的组合;激光在衬底或表面上的周期性结构只需要一次外延。在有源层和限制层之间的褶皱界面处,注入的载流子的非辐射复合影响器件的低阈值室温操作。
该问题的解决方案是:1使用光和载流子分别限制异质结,将皱折界面与有源层分开; 2使用分布式布拉格防散射镜(DBR)结构来区分光栅与主动开路。 GaAs-GaAlAs分布反馈激光器在室温下连续工作,阈值为3.4×103 A / cm 2(320 K)。
在282K获得的最大连续输出功率为40毫瓦。蚀刻光栅的表面总是具有不完整性和一些散射损耗,因此分布式反馈激光的阈值较高。
分布式反馈激光器的优点是其出色的波长选择性和单纵模操作。这种选择性是由布拉格效应对波长的灵敏度引起的,并且分布式反馈激光的阈值随着偏离布拉格波长λ0而增加。
单纵模操作的线宽小于1埃。激光波长随温度和电流变化很小。
例如,GaAs-GaAlAs和InP-InGaAsP分布反馈激光器具有约0.5-0.9/ K的激光波长依赖性,并且相应的解理腔表面激光器的尺寸大3至5倍。通过改变光栅周期,激光波长可以在一定范围内变化。
例如,在GaAs衬底上,构造了由具有不同光栅周期的六个GaAs-GaAlAs分布反馈二极管组成的频率复用光源。在一个激光器中制造几组不同周期的光栅以形成多谐波分布式反馈激光器,其产生若干激光波长并且还可以用作频率复用光源。
由于上述特性和小尺寸,半导体分布式反馈激光器引起了人们的关注。其中最重要的是InP-InGaAsP半导体分布反馈激光器可以成为长距离,大容量单模光纤通信的理想光源,因为它可以在高速下保持单频操作(动态单模)调制。