(完整版)分布式反馈激光器
分布反馈布拉格半导体激光器DFB-LD
例：一个CO2激光器，设聚焦前透镜面上光斑尺寸 1m 0，有m 效截面输出功率为
200W，透镜焦距f＝10mm，求透镜后焦点处光斑有效截面内的平均功率密度？
2）材料的反射、吸收和导热性
※光波照射在不透明的物体表面时， 一部分被反射，一部分被吸收；不 同材料的反射率和波长有密切的关系；
图7-15 离焦量对打孔质量的影响
9
第九页，共26页。
7.3 激光(jīguāng)打孔
二、激光打孔工艺(gōngyì)参数的影响
※ 脉冲激光的重复频率对打孔的影响
用调Q方法取得巨脉冲时，脉冲的平均功率基本不变，脉宽也不变，重复频率越高 ，脉冲的峰值功率越小，单脉冲的能量也越小。这样打出的孔深度要减小。
法布里－珀罗激光器（FP-LD）是最常见、最普通的半导体激光器，它的谐振 腔由半导体材料的两个解理面构成。目前光纤通信上采用的FP-LD的制作技术 已经(yǐ jing)相当成熟。FP-LD的结构和制作工艺最简单，成本最低，适用于调 制速度小于622Mbit/s的光纤通信系统。
(2)分布(fēnbù)反馈半导体激光器
※ 激光功率密度：激光功率密度低则熔深浅、焊接速度慢。见图7－20
图7-20 激光热导焊焊接不锈钢时功率与焊 接速度、熔化深度的关系
5
第五页，共26页。
7.2 激光(jīguāng)焊接 三、激光(jīguāng)热导焊
2）激光热导焊的工艺以及(yǐjí)部分参数
※ 离焦量对焊接质量的影响：因为焦点处激光光斑中心的光功率密度过高，激光热导焊通
图9-4 VCSEL的典型结构示意图
17
第十七页，共26页。
9.1.2 光纤激光器
1. 光纤激光器的基本原理及其特点(tèdiǎn)
分布反馈
5.DFB-Laser Diode应用领域
分布反馈式半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器，由于它的波长范围宽，
制作简单、成本低、易于大量生产，并且由于体积小、重量轻、寿命长，因此，品种发 展快，应用范围广，目前已超过300种，半导体激光器的最主要应用领域是Gb局域网， 850nm波长的半导体激光器适用于1Gh局域网，1300nm -1550nm波长的半导体激光器 适用于1OGb局域网系统
敌的是分布反馈式(DFB)激光器．
• 普通激光器用F-P谐振腔两端的反射镜，对激活物质发出的辐射 光进行反馈， DFB激光器用靠近有源层沿长度方向制作的周期性 结构（波纹状）衍射光栅实现反馈。这种衍射光栅的折射率周期 性变化，使光沿有源层分布式反馈，所以称为分布反馈激光器。
• 分布反馈半导体激光器的光谱宽度更窄，并在高速脉冲调制下保 持动态单纵模特性；发射光波长更加稳定，并能实现调谐；阈值 电流更低，而输出光功率更大。
参考文献
[1].沈丹勋，顾畹仪，徐大雄 多相移DFB激光器的单模稳定性分析 光学学报 1999年2月 Vol .28 No.2 [2].祝宁华，闫连山 光纤光学前沿【M】，科学出版社，北京，2011.10 [3].余金忠 半导体光电子技术【M】，化学工业出版社，北京，2003.04 [4].胡辽林，等，光纤通信【M】，西安电子科技大学出版社，西安，2001
为自发辐射。
• 当电流注入激光器后，有源区内电子—空穴复合，辐射出能量相 应的光子，这些光子将受到有源层表面每一条光栅的反射。在 DFB激光器的分布反馈中，此时的反射是布拉格发射，光栅的栅 条间入射光和反射光的方向恰好相反。满足光纤光栅布拉格条件 的波长将产生反射，从而实现动态单纵模工作。 • 布拉格波长计算：
DFB激光器
工艺结构
DFB激光器制造工艺 DFB芯片的制作工艺非常复杂，体现了半导体产品在生产制造上的最复杂程度，下表是 DFB激光器的主要生产工艺流程（从材料生长到封装的整个过程）：
图1DFB芯片结构设计 DFB芯片大小：如图1，芯片大小可以在成人大拇指上形象地看出来。
DFB芯片设计：芯片分为P极和N极，当注入p-n结的电流较低时，只有自发辐射产生，随电流值的增大增益也 增大，达阈值电流时，p-n结产生激光。其注入电流方向和激光发射示意图如下：
DFB激光器
分布式反馈激光器
01 工艺结构
03 应用案例 05 发展
目录
02 应用原理 04 厂商现状
DFB( Distributed Feedback Laser)激光器，即分布式反馈激光器，其不同之处是内置了布拉格光栅 （Bragg Grating），属于侧面发射的半导体激光器。DFB激光器主要以半导体材料为介质，包括锑化镓(GaSb)、 砷化镓（GaAs）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。DFB激光器最大特点是具有非常好的单色性（即光谱纯度）， 它的线宽普遍可以做到1MHz以内，以及具有非常高的边模抑制比（SMSR），可高达40-50dB以上。
感谢观看
示意图
应用原理
一、光纤通讯 通讯是DFB的主要应用，如1310nm，1550nm DFB激光器的应用，这里主要介绍非通讯波段DFB激光器的应用。 二、可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS） a)过程控制 (HCl, O2 …) b)火灾预警 (CO/CO2 ratio) c)成分检测 (moisture in natural gas) d)医疗应用 (blood sugar, breath gas, helicobacter) e)大气测量 (isotope composition of H2O, O2, CO) f)泄漏检查 (Methane) g)安全 (H2S, HF) h)环境测量 (Ozone, Methane)
分布反馈布拉格半导体激光器DFBLD课件
无人驾驶
在无人驾驶系统中，激光雷达通 过DFB LD生成稳定的激光信号
，实现车辆导航和避障。
显示与照明领域的实际应用
高亮度显示
DFB LD用于生成高亮度的可见光，推动高亮度显 示技术的发展。
投影显示
作为投影显示系统的光源，DFB LD提供高质量、 高亮度的图像。
照明艺术
在照明艺术领域，DFB LD用于创造动态、多彩的 视觉效果。
以满足各种复杂应用需求。
多波段、多模式的研究
03
开展多波段、多模式DFB LD的研究，拓展其在通信、光谱分析
等领域的应用范围。
05
DFB LD的实际应用案例
光纤通信领域的实际应用
高速数据传输
DFB LD在光纤通信中用于 生成稳定、低噪声的光信 号，实现高速数据传输。
长距离通信
由于其低噪声和窄线宽特 性，DFB LD在长距离光纤 通信中表现出色，能够减 小信号衰减和干扰。
04
光栅刻写
利用干涉仪和反应离子束刻蚀等手段 ，在DFB LD芯片上刻写光栅结构， 控制好刻写的深度和周期性。
06
芯片切割与测试
将制造好的芯片进行切割、打标和测试，确保 其性能符合要求。
制造中的关键技术
01
02
03
外延生长技术
控制外延层的晶体质量和 厚度，是制造DFB LD的 关键技术之一。
光栅刻写技术
在光纤通信中，DFB LD用作发射器，将信息调制到激光光束上，通过光纤传输，实 现高速、大容量的数据传输。
DFB LD具有低噪声、高稳定性和长寿命等优点，能够提高光纤通信系统的性能和稳 定性。
激光雷达
激光雷达是利用激光束探测目标 并获取其位置、速度和形状等信 息的一种技术。DFB LD在激光
分布式反馈激光器-2023标准
分布式反馈激光器1范围本文件规定了分布式反馈激光器的技术要求、测试检验、标志、包装、运输、贮存等方面的内容。
本文件适用于分布式反馈激光器的制造和运行管理过程。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB10320激光设备和设施的电气安全GB/T191包装储运图示标志GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验A：低温GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验B：高温GB/T2423.3电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Cb：恒定湿热试验GB/T2423.5电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Ea和导则：冲击GB/T2423.6电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Eb和导则：碰撞GB/T2423.10电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）GB/T2423.21电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验M：低气压GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划GB/T6388运输包装收发货标志GB/T7247.1激光产品的安全第1部分：设备分类、要求和用户指南GB/T15175固体激光器主要参数测量方法GB/T15313激光术语GB/T15490固体激光器总规范GB/T31358半导体激光器总规范3术语和定义GB/T15313界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1分布式反馈激光器Distributed feedback laser利用光波导折射率的周期变化，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。
4技术要求4.1机械性能分布式反馈激光器的机械性能应符合以下规定：a)激光器整体结构应牢固、机械性能可靠；b)激光器活动窗盖的启、闭应松紧适宜、可靠；c)激光器螺纹连接部应完整无损、连接可靠，起子槽、扳手孔和固定销不应起毛和损伤；d)激光器紧固件与紧固件部分的支承面应紧密接触，不得有松动和错位，密封于固定部件间隙间的密封胶或密封圈应完好无损；e)详细规范的其他要求。
光通信用分布式反馈激光器(DFB-LD)模块
2.5Gbit/s光通信用分布式反馈激光器(DFB-LD)模块
这个产品是为2.5Gbps长距离大容量光通信系统用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光源而开发出来的1550nm波长的分布式反馈激光二极管(DFB-LD)模块。这个产品的特征是：小尺寸，宽带宽，内藏热电冷却器，蝶型封装，误码率小于10-12等等。
产品型号: FLD5F6CX
特长
高光输出功率Pf=2mW
窄谱宽(-20dB)Δλ≤0.5nm (2.5Gbit/s，消光比ER=10dB)
宽带宽截止频率fc≥4GHz (at -3dB带宽)
CX：内藏光隔离器，热电冷却器，和热敏电阻器
设计符合国际标准Telcordia的可靠性要求
14-pin蝶型封装(CX)
主要光电特性：
产品型号
峰值波长
λP
光输出功率Pf(min)
阈值电流
Ith(typ.)
斜度
效率
Sr (dB)
(typ.)
上升/下降时间tr/tf(typ.)
FLD5F6CX
1550nm
2.0mW
11mA
40µW/mA
0.1ns
FLD5F6CX
分布反馈ppt课件
DFB-LD结构及发光原理
由有源层发射的光在传播时，一部分在光栅波纹峰 反射，另一部分继续传播，在邻近的光栅波纹峰 反射（如光线b），如果光线a和b匹配，相互叠加， 则产生更强的反馈，而其他波长的光则相互抵消。
P-N结电注入原理
若在形成了p-n结的半导体材料上加上正向偏压，p区接正极，n区接负极。显然，
在DFB激光器中，发射波长会受到增益曲线的影响，但主要由光栅周期决定。 当 m 阶模和 m±1阶模的间距和增益曲线的线宽相比足够大时，只有一个模式有足够的增益产生激光。
• 分析：从图可以看 出，将光栅周期从 3450埃改变到 3476 埃时，波长 有45埃的变化。
• 2.光发射线宽
• 线宽窄：发射谱线宽定义为激光增益曲线和激光器的模式选择特性的卷积， 由于光栅具有很好的波长选择特性，因此，发射谱宽较窄。 • 典型的端面反射型激光器的单模线宽为 1到2埃，约 50 GHz，而带有光栅结 构的DFB的线宽约为50–100 kHz。 • 目前商用的DFB激光器在1.55μm处的线宽小DFB-Laser Diode性能特点
1.波长选择性： 在端面激光器中，光的发射波长是由增益曲线和激光器的模式特性决定的，当达到阈值电流时，激光器通常会激 发许多纵模。从而限制了传输速率。因此，设计和制作在高速调制下仍能保持单纵模工作的激光器是十分重要的， 这类激光器统称为动态单模(DSM)半导体激光器。实现动态单纵模工作的最有效的方法之一，就是在半导体激光 器内部建立一个布拉格光栅，依靠光栅的选频原理来实现纵模选择。分布反馈半导体激光器的特点在于光栅分布 在整个谐振腔中，光波在反馈的同时获得增益。因为DFB-LD的谐振腔具有明显的波长选择性，从而决定了它们 的单色性优于一般的FP-LD。
分布式反馈激光器的工作原理
分布式反馈激光器的工作原理分布式反馈激光器的工作原理，听上去有点复杂，但其实咱们可以轻松聊聊。
想象一下，激光就像一位狂热的歌手，舞台上有好几个麦克风，声音可以在这些麦克风之间来回反弹，越反弹越响亮，越唱越好。
这就是分布式反馈激光器的核心思想。
我们得知道，激光器里有个特殊的材料，叫做增益介质，这东西就像是歌手的嗓音，有了它，激光器才能“唱出”光来。
这增益介质通常被放在一个长长的腔体里，腔体的两端各有一个镜子，其中一个镜子是全反射的，另一个是部分反射的。
这个配置就像是一个巨大的回音室，光线在里面不停地来回折射，越折射越亮。
可是，光线可不能就这么老老实实地待在腔体里，它得有个地方出去，才能成为真正的激光。
这个地方就是部分反射镜，光线在这里“溜”出去，形成了我们看到的激光束。
说到这里，咱们得提到一个关键的点，那就是“反馈”。
激光器里的光线不是随便跑的，它会不断地回到增益介质中，激励材料释放出更多的光子。
这就像是歌手在台上唱歌，观众的欢呼声让他越来越兴奋，表现得越来越好。
反馈越多，激光的强度就越高，形成了一个良性循环。
不过，这个过程可不是一帆风顺的。
激光器的设计需要精确到位，稍微一不小心，光线就可能散掉或者失去方向。
像一场热闹的聚会，没控制好，大家就会吵成一团，没法听到好音乐了。
所以，激光器的每个部分都得配合得天衣无缝，才能产生稳定而强劲的激光。
再说到分布式反馈激光器，它还有个独特之处。
传统激光器的反射镜是固定的，而在分布式反馈激光器中，整个腔体的设计上有一些特殊的结构，比如光栅。
这个光栅就像是个小小的调音师，可以调节激光的波长，让它更精准。
通过这种方式，激光可以发出特定颜色的光，就像挑选出最美的音符，让整个旋律更加动听。
我们要聊聊它的应用。
分布式反馈激光器可不是只会在实验室里待着，它的身影无处不在。
比如，咱们日常用的光通信、医疗设备，甚至一些高端的工业加工，都少不了它的帮助。
想象一下，激光手术就像是在用最锋利的刀子，精准到位，轻轻一划就搞定了，不留痕迹，这多厉害啊！随着科技的不断进步，这种激光器的效率也越来越高。
光纤耦合分布式反馈激光器
光纤耦合分布式反馈激光器1.引言1.1 概述概述光纤耦合分布式反馈激光器是一种基于光纤耦合技术和分布式反馈机制的新型激光器。
与传统的激光器相比，它具有更高的输出功率、更好的光束质量和更宽的工作频率范围。
光纤耦合分布式反馈激光器在通信、医疗、材料加工等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在对光纤耦合分布式反馈激光器的原理、特点和应用进行深入探讨。
首先，文章将介绍光纤耦合技术的基本原理和常见的耦合方式。
其次，将详细介绍分布式反馈激光器的结构、工作原理和优势。
最后，本文将总结目前光纤耦合分布式反馈激光器的研究现状，并展望其未来的发展方向。
通过对光纤耦合分布式反馈激光器的研究，可以更好地理解其在实际应用中的优势和挑战，为相关领域的研究和应用提供参考和指导。
本文的目标是为读者提供一个全面而系统的介绍，促进该领域的研究和技术的进一步发展。
在接下来的章节中，我们将详细介绍光纤耦合技术和分布式反馈激光器的基本原理以及相关的研究进展。
希望读者通过本文的阅读，对光纤耦合分布式反馈激光器有更全面和深入的了解，并能够在实际应用中发挥其巨大的潜力。
文章结构部分应该介绍整篇文章的结构和内容安排。
可以根据以下内容编写文章1.2文章结构部分的内容：在本文中，将首先对光纤耦合分布式反馈激光器进行详细介绍。
引言部分会概述该主题的重要性和研究背景，并明确文章的目的。
在正文部分，将会分为两个主要部分进行讲述。
首先，将详细探讨光纤耦合技术，包括其原理、应用场景和相关研究进展。
然后，将深入研究分布式反馈激光器，涵盖其工作原理、结构设计、性能优势等方面的内容。
在结论部分，将对整篇文章进行总结，概括光纤耦合分布式反馈激光器的关键特点和研究成果。
同时，展望未来该领域的发展前景，探讨可能的研究方向和应用前景。
通过以上结构的布局，本文将全面深入地介绍光纤耦合分布式反馈激光器的原理、技术和应用前景，以期为读者提供全面的了解和参考价值。
1.3 目的本篇文章的目的是探讨光纤耦合分布式反馈激光器的原理和应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
DFB分布式反馈激光器
091041A 谢伟超
DFB( Distributed Feedback Laser)，即分布式反馈激光器，其不同之处是内置了布拉格光栅（Bragg Grating），属于侧面发射的半导体激光器。
DFB激光器将布拉格光栅集成到激光器内部的有源层中（也就是增益介质中），在谐振腔内即形成选模结构，可以实现完全单模工作。
目前，DFB激光器主要以半导体材料为介质，包括锑化镓(GaSb）、砷化镓（GaAs）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。
DFB激光器最大特点是具有非常好的单色性（即光谱纯度），它的线宽普遍可以做到1MHz以内，以及具有非常高的边摸抑制比（SMSR），目前可高达40-50dB以上。
设计和制作在高速调制下仍能保持单纵模工作的激光器是十分重要的，这类激光器统称动态单模半导体激光器。
实现动态单纵模工作的最有效的方法之一，就是在半导体激光器内部建立一个布拉格光栅，靠光栅的反馈来实现纵模选择。
这种结构还能够在更宽的工作温度和工作电流范围内抑制模式跳变，实现动态单模。
分布反馈半导体激光器（DFB－LD）,在DFB－LD中，光栅分布在整个谐振腔中，所以称为分布反馈。
因为采用了内部布拉格光栅选择波长，所以DFB－LD
的谐振腔损耗有明显的波长依存性，这一点决定了它在单色性和稳定性方面优于一般的F－P腔激光器。
结构及工作机理
DFB激光器的激光振荡不是靠F—P腔来实现，而是依靠沿纵向等间隔分布的光栅所形成的光耦合，如图2—81所示。
图中光栅的周期为A，称为栅距。
当电流注入激光器后，有源区内电子——空穴复合，辐射出能量相应的光子，这些光子将受到有源层表面每一条光栅的反射。
在DFB激光器的分布反馈中，此时的反射是布拉格发射，光栅的栅条间入射光和反射光的方向恰好相反。
满足上式的那些特定波长的光才会受到强烈反射，从而实现动态单纵模工作。
式也称为分布反馈条件（一般m取1）。
DFB－LD的光栅是完全均匀对称的，使得其发光出现了两个主模同时振荡的现象。
为了将辐射功率集中在同一主模上，同时使各振荡模式的阈值增益差增大，可以采用如下方法：
（1）在光栅中引进一个2/4相移；
（2）将解理面之一做成斜面或增透，造成非对称的端面反射率；
（3）在有源区中靠近腔面的一小段区域上，没有布拉格光栅，形成无分布反馈的透明区；
（4）对光栅周期进行适当啁啾。
引进2/4相移和不对称端面反射率两种方法较可行且有效。
虽然1/4相移方法在工艺上有一定难度，但是能获得性能很好的动态单纵模。
DFB激光器的特点
与一般F—P腔激光器相比，DFB激光器具有以下两大优点，因而在目前的光纤通信系统中得到广泛应用。
（1）动态单纵模窄线宽输出
由于DFB激光器中光栅的栅距（A）很小，形成一个微型谐振腔，对波长具有良好的选择性，使主模和边模的阈值增益相对较大，从而得到比F—P腔激光器窄很多的线宽，并能保持动态单纵模输出。
（2）波长稳定性好
由于DFB激光器内的光栅有助于锁定给定的波长，其温度漂移约为0.8Å/℃，比F—P腔激光器要好得多。
尽管DFB激光器有很多优点，但并非尽善尽美。
例如，为了制作光栅， DFB 激光器需要复杂的二次外延生长工艺，在制造出光栅沟槽之后由于二次外延的回熔，可能吃掉已形成的光栅，致使光栅变得残缺不全，导致谐振腔内的散射损耗增加，从而使激光器的内量子效率降低。
此外， DFB激光器的震荡频率偏离Bragg 频率，故其阈值增益较高。
DFB激光器的发展方向是，更宽的谐调范围和更窄的线宽，在一个DFB激光器集成两个独立的光栅，实现更宽的波长谐调范围，比如达到100nm谐调范围，以及更窄的光谱线宽。