可調諧分布反饋（DFB）激光器與可調諧半導體激光器的發(fā)展及應用

　　到目前為止，可調諧激光器已發(fā)展出多種基于不同理論模型的實現(xiàn)方式， 但其基本組成結構大致相同， 主要包括具有有源增益區(qū)和諧振腔的激光器、改變和選擇波長的可調裝置以及穩(wěn)定輸出波長裝置三個部分組成。 通過直接或間接地改變激光器諧振腔的光學長度，使其中的諧振模式產(chǎn)生微小的變化，再通過選頻元件選擇出相應頻率的光。 其中能在較寬波長范圍內產(chǎn)生激光的半導體有源區(qū)是必不可缺的，如今半導體有源區(qū)大多都采用多量子阱（multiple quantum well， MQW）結構，只要注入半導體內的電流足夠大，量子阱結構便能夠在很寬的頻譜范圍內產(chǎn)生光增益［3］。目前可調諧半導體激光器技術水平已經(jīng)能與固定波長激光器相媲美，可完全實現(xiàn)整個 C 波段或 L 波段的帶寬調諧。

　　一般來說， 可 調諧 半 導 體 激 光 器 大 致 可 分 為 4 類：可調諧分布反饋（distributed feed-back， DFB）激光器、可調諧外腔激光器（external cavity laser， ECL）、分布 布 喇 格 反 射（distributed Bragg reflector， DBR）激 光器 以 及 垂 直 腔 面 發(fā) 射 激 光 器 （vertical cavity surface emitting laser， VCSEL）。 調諧機理有電流調諧、溫度調諧以及包括微電子機械系統(tǒng)（micro-electro-mechanical systems，MEMS） 的機械調節(jié) 三種基本技 術。 而采用 MEMS 技術的可調諧半導體激光器是最有效的一種，可大范圍調諧并且最有希望實現(xiàn)最小化、 高密度、高速、批量生產(chǎn)［4］。

　　可調諧分布反饋（DFB）激光器

　　可調諧 DFB 激光器是依靠沿縱向等間隔分布的光柵所形成的光耦合來實現(xiàn)諧振的，圖 1 所示為其基本組成結構。 當電流注入激光器時，有源區(qū)內電子空穴發(fā)生復合并產(chǎn)生相應能量的光子，這些光子將受到光柵的反射，只有滿足特定波長條件的光才會相干疊加，進而發(fā)生諧振，實現(xiàn)單縱模輸出。 通過改變注入電流或控制加熱槽溫度可改變有源材料的折射率，使得輸出波長發(fā)生改變，達到調諧的目的。 一般的 DFB 激光器的輸出功率大約為 10~20mW，且輸出模式相對穩(wěn)定；但隨著調諧溫度的上升，有源材料的閾值將明顯增大，量子效率會降低，從而導致激光器的有效輸出功率下降。 此外，DFB 激光器只能對輸出激光的中心波長進行粗略的調諧，且調諧范圍較為有限（5~10nm）。