Настраиваемый DFB-лазер

Как отмечалось, DFB-лазеры имеют относительно простую структуру, которая использует внутреннюю дифракционную решетку для изменения рабочей длины волны. В идеале проектировщик может настроить эти лазеры на длины волн, соответствующие сетке ITU-T (см. гл. 8, табл. 8.3).

Длина волны, или частота, изменяется при изменении температуры среды.

Это можно сделать путем изменения тока возбуждения или путем использования температурно-контролируемого теплового стока. Тепловой сток из-

меняет коэффициент преломления внутреннего волновода. Современные

термоэлектрические охладители могут точно управлять температурой для генерации узкой полосы частот на выходе.

Диапазон настройки DFB-лазеров ограничен примерно 5 нм; и, в случае возрастания температуры, эффективность DFB-лазера и выходная мощность падают. Один из путей расширить диапазон настройки - использовать ансамбль таких устройств, интегрированных в один массив, обычно три лазера на подложку ИС, которая связана с единым выходом.

Только один лазер в любой момент времени может быть возбужден для выбора длины волны. Ясно, однако, что этот подход не относится к непрерывной настройке. Окончательные размеры ИС ставят вопрос о выходе

одного, а механизм объединения оказывается неэффективным. Трудно достичь стабильности мод для каждой из лазерных секций.

Лазер с распределенным брэгговским отражателем (DBR)

DBR-лазер — лазер с распределенным брэгговским отражателем — изготавливается из двух или больше секций и использует по крайней мере, одну активную область (усилительную полость) и одну пассивную область, как показано на рис.9.

Как показано на этом рисунке, пассивная область содержит дифракционную решетку. Каждый конец лазерной полости имеет отражающую поверхность. Длина волны лазера настраивается путем изменения пассивной

области для того, чтобы изменить показатель преломления. Различие DFB-лазера и DBR-лазера в том, что активная область и область, где находится

решетка, отделены друг от друга в DBR-лазере, тогда как в DFB-лазере эти

области объединены.

Рис.9. Схема лазера с распределенным брэгговским отражателем.

Диапазон настройки DBR-лазера равен примерно 40 нм, он настраивается очень быстро. Одним из его недостатков является то, что эта схема может быть ограничена током насыщения. Другим недостатком является трудность управления длиной оптического пути между двумя отражателями на концах полости. В результате может возникнуть нестабильность или уширение линии.

DBR-лазеры с выбранными решетками (SG-DBR)

SG-DBR-лазер является настраиваемым лазером, который использует

отражательные дифракционные решетки на каждом конце полости для создания гребенчатого спектра резонансной характеристики. Учитывая, что

решетки, выбранные для фронта и тыла полости, имеют несколько отличающиеся шаги нарезки, их гребенчатые спектры также имеют несколько отличающиеся позиции модовых пиков. Изменяя ток в секциях этих двух решеток можно выровнять две гребенки так, чтобы получить нужную длину волны.

Для улучшения стабильности моды и уменьшения шума, требуется еще один контакт, позволяющий подстроить фазу. При этом допускается существование целого числа полуволн. Когда длина волны меняется, то кажется, что лазер «прыгает» с одной волны на другую.

SG-DBR-лазеры имеют широкий диапазон настройки. Однако они становятся все более сложными и страдают тем, что имеют низкую выходную

мощность и широкую спектральную линию. Производство таких устройств

очень сложно.