可調諧分布反饋（DFB）激光器與可調諧半導體激光器的發展及應用

　　到目前為止，可調諧激光器已發展出多種基于不同理論模型的實現方式， 但其基本組成結構大致相同， 主要包括具有有源增益區和諧振腔的激光器、改變和選擇波長的可調裝置以及穩定輸出波長裝置三個部分組成。 通過直接或間接地改變激光器諧振腔的光學長度，使其中的諧振模式產生微小的變化，再通過選頻元件選擇出相應頻率的光。 其中能在較寬波長范圍內產生激光的半導體有源區是必不可缺的，如今半導體有源區大多都采用多量子阱（multiple quantum well， MQW）結構，只要注入半導體內的電流足夠大，量子阱結構便能夠在很寬的頻譜范圍內產生光增益［3］。目前可調諧半導體激光器技術水平已經能與固定波長激光器相媲美，可完全實現整個 C 波段或 L 波段的帶寬調諧。

　　一般來說， 可 調諧 半 導 體 激 光 器 大 致 可 分 為 4 類：可調諧分布反饋（distributed feed-back， DFB）激光器、可調諧外腔激光器（external cavity laser， ECL）、分布 布 喇 格 反 射（distributed Bragg reflector， DBR）激 光器 以 及 垂 直 腔 面 發 射 激 光 器 （vertical cavity surface emitting laser， VCSEL）。 調諧機理有電流調諧、溫度調諧以及包括微電子機械系統（micro-electro-mechanical systems，MEMS） 的機械調節 三種基本技 術。 而采用 MEMS 技術的可調諧半導體激光器是最有效的一種，可大范圍調諧并且最有希望實現最小化、 高密度、高速、批量生產［4］。

　　可調諧分布反饋（DFB）激光器

　　可調諧 DFB 激光器是依靠沿縱向等間隔分布的光柵所形成的光耦合來實現諧振的，圖 1 所示為其基本組成結構。 當電流注入激光器時，有源區內電子空穴發生復合并產生相應能量的光子，這些光子將受到光柵的反射，只有滿足特定波長條件的光才會相干疊加，進而發生諧振，實現單縱模輸出。 通過改變注入電流或控制加熱槽溫度可改變有源材料的折射率，使得輸出波長發生改變，達到調諧的目的。 一般的 DFB 激光器的輸出功率大約為 10~20mW，且輸出模式相對穩定；但隨著調諧溫度的上升，有源材料的閾值將明顯增大，量子效率會降低，從而導致激光器的有效輸出功率下降。 此外，DFB 激光器只能對輸出激光的中心波長進行粗略的調諧，且調諧范圍較為有限（5~10nm）。