Лазеры с внешней резонаторной полостью

ECL-лазеры — лазеры с внешней резонаторной полостью - имеют

характерную соответствующую названию конструкцию. Используя внешнюю резонаторную полость, можно осуществлять настройку длины волны лазера механически за счет настройки самой полости. Другие возможности такие же, как у других типов лазеров — за счет изменения тока или температуры полупроводникового материала.

На рис.10. приведена схема ECL-лазера на основе дифракционной решетки, построенная с использованием конфигурации полости, предложенной Литманом—Меткалфом (Littman-Metcalf). Такой лазер фактически повторяет схему ЛД с резонатором Фабри-Перо. Лазер состоит из отдельно изготовленных усилительной среды и внешнего резонатора. Сам же резонатор собран из отдельно изготовленных оптических узлов, таких как дифракционная решетка и зеркало, интегрируемых на определенном шаге сборки. Для настройки достаточно приложить напряжение к приводу MEMS (микроэлектромеханической системы), который вращает зеркало так, чтобы лазерный диод захватил определенную дифрагирующую волну. Фактическая длина волны на выходе лазера определяется совокупностью факторов: полосы усиления диода, дисперсией дифракционной решетки и структурой мод внешнего резонатора.

Рис.10. Настраиваемый лазер с внешним резонатором. Обратите

внимание, что вращение зеркала на приводе MEMS объединяется с

усилительной средой лазерной ИС и дифракционной решеткой, для того

чтобы поймать единственную длину волны, направленную обратно к

лазерной ИС. Эта схема и формирует настраиваемый лазер с внешним

резонатором.

ECL-лазеры имеют много привлекательных, для использования в опти-

ческих сетях и оптических мультиплексорах ввода-вывода, характеристик.

Они имеют возможность непрерывной настройки в интересующем нас диапазоне и демонстрируют узкую полосу спектральной линии, с малым шумом и высокой стабильностью. У них не наблюдаются «скачки» мод, как это происходит, например, у DBR-лазеров. Они также имеют относительно высокий уровень выходной мощности. Их недостаток — большие размеры и стоимость. Они не чувствительны к ударам и другим воздействиям окружающей среды.

Использование технологии MEMS устранило многие недостатки. Например, использование MEMS при конструировании оптических элементов, которые стали умещаться на стандартной карте (плате) передатчика, сделало цену ЕСL-лазеров более привлекательной. Утверждается, что одной из ключевых технологий в развитии ECL-лазеров на основе MEMS является технология глубокого травления реактивными ионами (DRIE), используемая при производстве приводов MEMS. Эта технология позволяет производить надежную и привлекательную по цене продукцию жестких механических структур привода. Они обеспечивают надлежащее усилие для высокоскоростного и высокоточного перемещения оптических элементов в широком линейном и угловом диапазонах. Приводы MEMS в результате дешевы, достаточно точны и нечувствительны к ударам, вибрации, температурным изменениям или медленным изменениям характеристик.

Эти же самые приборы могут быть реконфигурированы так, чтобы

сформировать настраиваемые приемники, контроллеры поляризации, оптические мониторы, переменные аттенюаторы, оптические переключатели и настраиваемые фильтры. Типичный ECL-лазер на основе MEMS, использующий технологию DRIE, имеет выходную мощность порядка 10 мвт и диапазон настройки 13 нм. Эти устройства могут иметь также 20 мвт мощности на выходе и перекрывать диапазон перестройки порядка 40 нм.

В табл. 4. проведено сравнение пяти типов настраиваемых лазеров, учитывая их достоинства и недостатки.

Таблица 4. Сравнительные характеристики настраиваемых лазеров.

Список литературы

1) Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. 2000г.

2) Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. 2003г.

3) Иванов А.Б. Волоконная оптика. Компоненты, системы передачи,

измерения. 1999г.