分布反馈激光器是一种通过在激光器有源波导区界面附近制作周期光栅来提供反馈的激光器。这种光栅是利用光波导
折射率的周期变化来实现的,它被直接制作在有源层与限制界面上。分布反馈激光器以其优异的性能和易集成的特点而著称,并且经过改良后能够稳定地运行于单模状态。
分布反馈激光器的特殊之处在于其内部建立了布拉格光栅,这一光栅的作用是通过反馈机制实现纵模的选择。这种结构的优势在于可以在更广泛的温度和电流范围内抑制模式跳变,从而实现动态单模操作。分布反馈半导体激光器(DFB-LD)和分布
布拉格反射器半导体激光器(DBR-LD)都是以内嵌布拉格光栅的方式来实现光的反馈。其中,DBR-LD的光栅区位于腔体两侧(或一侧),仅作为反射器使用,而增益区则不含光栅;相比之下,DFB-LD的光栅分布在整个谐振腔中,因此被称为分布反馈。由于采用了内部布拉格光栅选择波长,DFB-LD和DBR-LD的谐振腔损耗表现出显著的波长依赖性,这使得它们在单色性和稳定性方面明显优于传统的F-P腔激光器。
DFB-LD的光栅呈现出完全均匀对称的特性,导致其发光时出现两个主模的同时振荡现象。为了集中辐射功率在同一主模上,并增加不同振荡模式之间的阈值增益差异,可以采取以下措施:在均匀分布的周期
折射率光栅区引入λ/4
相位偏移;将其中一个
解理面增强透过性或者另一个面增强反射性,以产生不对称的腔面反射率;在有源区靠近腔面的一小段区域内形成无分布反馈光栅的透明区;引入λ/4相位偏移和不对称端面反射率的方法较为可行且有效。尽管λ/4相位偏移方法在工艺上存在一定挑战,但它能够实现性能良好的动态单纵模。
分布反馈激光器的发展建立在DFB-LD和DBR-LD的基础之上,广泛应用于波分复用(WDM)、频分复用(FDM)等通信系统中。此外,它们还可作为小型振荡光源和波长转换器。目前的研究已成功开发出基于DFB-LD和DBR-LD的高速激光器、窄线宽激光器以及光栅面发射激光器。