半導(dǎo)體分布反饋（DFB）激光器以其卓越的光譜特性、調(diào)制特性以及低成本、可量產(chǎn)優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為光纖通信、空間光通信中的重要光源,并將在5G、數(shù)據(jù)中心、激光雷達(dá)以及微波光子學(xué)等應(yīng)用中發(fā)揮不可替代的作用。針對(duì)通信波段半導(dǎo)體DFB激光器的不同應(yīng)用需求及特征展開(kāi)綜述,分別就直接調(diào)制DFB激光器、大功率DFB激光器以及低噪聲（窄線(xiàn)寬及低相對(duì)強(qiáng)度噪聲）DFB激光器的設(shè)計(jì)原理、優(yōu)化方法及進(jìn)展進(jìn)行了整理、評(píng)述與展望。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)激光. 2020,47(07)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：19 頁(yè)

【部分圖文】：

PPR效應(yīng)及結(jié)構(gòu)。(a) PPR效應(yīng)原理[25];(b)無(wú)源反饋結(jié)構(gòu)[25];(c)放大反饋結(jié)構(gòu)[47]

SCH層和蓋層優(yōu)化主要包括采用漸變限制結(jié)構(gòu)、控制界面摻雜、采用大光腔稀釋波導(dǎo)結(jié)構(gòu)等。從注入效率考慮,需要在大電流注入條件下盡量將載流子限制在有源區(qū),減小有源區(qū)外的電子-空穴復(fù)合。一方面需要提高SCH層對(duì)載流子的捕獲能力,另一方面需要減小從SCH層泄露到高摻雜蓋層的電流。一種優(yōu)化方法是將SCH層的帶隙/折射率變化從階躍式調(diào)整為漸變式(GRIN-SCH),如圖6(a)所示。這樣可以使SCH層捕獲載流子的時(shí)間更短,對(duì)載流子限制能力更強(qiáng),更有利于提高注入效率[61];另一種優(yōu)化方法是提高SCH層和p-InP蓋層交界面勢(shì)壘高度[59],用以阻擋從上SCH層泄露到p-InP蓋層的電子電流,從而達(dá)到保持高注入效率的目的。研究表明,對(duì)SCH/Cladding層泄露電流的抑制可以有效提高激光器在大電流工作條件下的飽和功率[60]。由于SCH/Cladding層勢(shì)壘隨著摻雜濃度的增加而增高,對(duì)p-InP 蓋層重?fù)诫s可以達(dá)到抑制泄露電流的目的。圖6(b)展示了界面處高摻雜濃度對(duì)注入效率的提升作用。但是重?fù)诫s之后的蓋層會(huì)帶來(lái)更大的吸收損耗。為解決這一矛盾,可以通過(guò)對(duì)p-InP蓋層進(jìn)行漸變重?fù)诫s[圖6(c) Type 2]或δ摻雜[60][圖6(c) Type 3]來(lái)達(dá)到注入效率和內(nèi)部損耗的平衡。漸變重?fù)诫s是指在SCH/Cladding交界處做中等濃度摻雜(如5×1017 cm-3),并向遠(yuǎn)離交界方向逐漸提升摻雜濃度(如1×1018 cm-3)。這樣既可以對(duì)泄露電流有一定的阻擋作用,又可以維持較低的內(nèi)部損耗水平。δ摻雜則是在SCH/Cladding交界處增加一個(gè)高摻雜(如2×1018 cm-3)的薄層,對(duì)泄露電流形成一個(gè)強(qiáng)阻擋。由于高摻層很薄,對(duì)內(nèi)部損耗的影響也相對(duì)較小。采用這一方法可以更為有效地維持大電流下的注入效率,提高飽和輸出功率[60]。

腔長(zhǎng)優(yōu)化的主要方向是增加激光器腔長(zhǎng)。本征線(xiàn)寬直接反映了腔體Q值水平,通過(guò)增加腔長(zhǎng)和等效反射率都是提高Q值的常規(guī)手段。對(duì)DFB激光器來(lái)說(shuō),這意味著要從κL入手進(jìn)行優(yōu)化。體現(xiàn)在(6)式上,就是對(duì)等效分布鏡面損耗αm的控制,腔長(zhǎng)越長(zhǎng)αm越小,線(xiàn)寬也越窄�？梢宰C明,在忽略端面反射且κL較大時(shí)DFB激光器線(xiàn)寬與1/κ2L3正比[89]。而在考慮端面反射的情況下,激光器線(xiàn)寬則會(huì)表現(xiàn)出與1/L2(αm?αi)或1/L(αm?αi)成正比的趨勢(shì)[76]。因此,無(wú)論是否存在端面反射,增加腔長(zhǎng)都能降低DFB激光器線(xiàn)寬。圖 8(b)給出了激光器線(xiàn)寬隨腔長(zhǎng)變化的趨勢(shì)圖。另外,從以上討論也可以看出,與F-P激光器相比,腔長(zhǎng)對(duì)DFB激光器線(xiàn)寬影響更為顯著[75],增加腔長(zhǎng)能夠更有效地壓縮DFB激光器線(xiàn)寬(∝1/L3)。文獻(xiàn)報(bào)道的窄線(xiàn)寬DFB激光器腔長(zhǎng)大多在1 ～2 mm之間。但是長(zhǎng)腔帶來(lái)的潛在問(wèn)題是斜率效率和光柵均勻性的下降[76],這會(huì)帶來(lái)DFB激光器工作特性的惡化。3.3.3 光柵優(yōu)化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Modulated bandwidth enhancement in an amplified feedback laser[J]. 余力強(qiáng),郭露,陸丹,吉晨,王皓,趙玲娟.  Chinese Optics Letters. 2015(05)



本文編號(hào)：3527218