лазер с распределенной обратной связью сокр., РОС лазер (англ. distributed feedback laser сокр., DFB laser) — инжекционный полупроводниковый лазер, обратная связь в котором создается за счет отражения световых волн от периодической решетки, создаваемой в активной среде.

Описание

В инжекционных гетеролазерах с распределенной обратной связью (РОС лазерах) для создания обратной связи одна из гетерограниц делается гофрированной, что создает периодическое изменение показателя преломления и приводит к интерференционному отражению (см. рис.). Период решетки  выбран таким, чтобы для отражения в обратном направлении выполнялось условие Брэгга:

,

где  — длина световой волны в вакууме,  — эффективный показатель преломления активной области,  — период решетки. Период решетки имеет порядок 100 нм (в арсенид-галлиевом лазере, например, он составляет 130 нм).

Условие отражения от периодической структуры выполняются для лучей обоих направлений. Таким образом, периодическая решетка создает обратную связь в обоих направлениях, распределенную по всей длине лазера. Поскольку обратная связь, создаваемая периодической решеткой, является селективной, то в РОС-лазерах обеспечивается режим одномодовой генерации.

РОС-лазеры можно размещать непосредственно на поверхности полупроводниковой подложки и подключать их к волноводам на поверхности этой подложки, создавая фотонные интегральные схемы.

Наиболее эффективное согласование РОС лазера с канальным волноводом достигается в РОС лазерах с раздельным оптическим и электронным ограничением в двойной гетероструктуре (РОДГС РОС лазеры).

РОС лазеры отличаются температурной стабильностью частоты генерации, которая однозначно определяется оптическим периодом решетки. Коэффициент температурной зависимости длины волны излучения типичного РОС-лазера составляет 0,1 нм/град и определяется температурной зависимостью показателя преломления. Это позволяет перестраивать частоту излучения добавив блок управления температурой лазера. Простота реализации — это главное и очень существенное преимущество перестраиваемых РОС-лазеров. Однако, существенный недостаток таких лазеров — ограниченная область перестройки частоты.

Для увеличения диапазона перестройки используются полностью моноблочные интегрированные конструкции, содержащие решетку из нескольких DFB-лазеров, объединенных в один блок. Так, блок из восьми параллельно расположенных РОС-лазеров и объединенных многомодовым волноводным объединителем (MMI) позволяет обеспечить диапазон перестройки до 60 нм. Для увеличения выходной мощности такого перестраиваемого лазера на выходе устанавливается усилитель. Разработаны и исследованы различные конструкции многоэлементных перестраиваемых лазеров с числом элементарных РОС-лазеров в решетке от 2 до 8.

Иллюстрации

Оптическая схема полупроводникового лазера с распределенной обратной связью. HR — зеркало с

Оптическая схема полупроводникового лазера с распределенной обратной связью. HR — зеркало с большим коэффициентом отражения; AR — просветляющее покрытие.


Авторы

  • Наний Олег Евгеньевич
  • Павлова Елена Григорьевна

Источники

  1. Наний О. Е. Оптические передатчики // Lightwave Russian Edition. 2003. №2. С. 48–51.
  2. Ackerman D. A. et al. Telecommunication lasers / Ed. by I. P. Kaminow, T. Li. — Optical fiber telecommunications, IV A, 2002. P. 587–665.
  3. Пихтин А.Н. Оптическая квантовая электроника. — М.: Высшая школа, 2001. — 573 с.
  4. Звелто О. Принципы лазеров. — М.: Мир, 1990. — 559 с.
  5. Наний О. Е. Оптические передатчики с перестраиваемой длиной волны излучения для DWDM-сетей связи. Ч. 2 // Lightwave Russian Edition. 2006. №3. С. 53–56.

Напишите нам