Что такое DFB-лазер?

Что такое DFB-лазер?

Лазер с распределенной обратной связью (DFB) — это тип лазерного диода, который производит стабильную выходную длину волны. Эта стабильность достигается путем включения дифракционных решеток на границах слоев диода, которые усиливают и излучают только ту длину волны света, которая соответствует удвоенному расстоянию между решетками. В отличие от стандартных лазерных диодов, DFB-лазеры поддерживают постоянную длину волны независимо от изменений тока, рабочей среды или модуляции.

Применение DFB-лазеров

DFB-лазеры в основном используются в оптической связи большой емкости на большие расстояния благодаря своей способности поддерживать стабильный выход на постоянной длине волны в различных условиях. Они также используются в медицинской эндоскопии, рамановской спектроскопии, преобразовании длины волны и газовом тестировании. При выборе DFB-лазеров следует учитывать такие факторы, как допустимый ток, выходная длина волны, соединительные клеммы, рабочая среда и размер.

Принцип работы DFB-лазеров

DFB-лазеры состоят из слоя оболочки p-типа, слоя оболочки n-типа и активного слоя, зажатого между ними. Во время работы прямое напряжение, приложенное через электроды, вызывает рекомбинацию электронов и дырок в активном слое, испуская свет. Этот свет селективно усиливается дифракционной решеткой для получения выходного сигнала с одной длиной волны.

Температурные характеристики DFB-лазеров

Лазеры DFB демонстрируют стабильные длины волн с минимальными колебаниями температуры. Как правило, градиент длины волны составляет приблизительно 0,1 нм/℃. Длина волны колебаний контролируется периодом решетки и градиентом температуры. Ведутся работы по разработке экономически эффективных, слаботочных лазеров DFB, не требующих внешнего контроля температуры, с использованием новых материалов и методов упаковки.

Длина волны 1550 нм, типичный лазер DFB

В оптической связи на большие расстояния выбирают длины волн, такие как 1550 нм, из-за их низких потерь в оптических волокнах. Эта длина волны особенно подходит для длинноволновых лазеров DFB. Другие лазеры 1550 нм включают DFB-лазеры с решеткой со сдвигом фазы λ/4 и DBR-лазеры с решетками, расположенными вдали от активного слоя.

Сравнение с FP-лазерами

Лазеры Фабри-Перо (FP), другой тип полупроводниковых лазеров, часто сравнивают с DFB-лазерами. Основное отличие заключается в сложности FP-лазеров в достижении одномодовой генерации. FP-лазеры используются в оптических считывателях CD/DVD, лазерных принтерах и подобных приложениях.