dfb激光器的工作原理是什么

1.增益介質(zhì)的光放大

DFB激光器的有源區(qū)是由半導(dǎo)體材料制成的增益介質(zhì)。當(dāng)外部向電極注入電流時(shí)，有源區(qū)中的電子會(huì)被激發(fā)到高能級(jí)，隨后這些高能級(jí)電子會(huì)自發(fā)躍遷回低能級(jí)，并釋放出光子，這個(gè)過(guò)程稱為自發(fā)輻射。自發(fā)輻射產(chǎn)生的光子會(huì)在有源區(qū)中傳播，當(dāng)它們與其他處于高能級(jí)的電子碰撞時(shí)，會(huì)誘導(dǎo)這些電子同步躍遷并釋放出相位、頻率、方向完全一致的光子，這個(gè)過(guò)程就是受激輻射。受激輻射會(huì)讓光子數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)光的放大。

2.布拉格光柵的波長(zhǎng)選擇

在有源區(qū)附近的波導(dǎo)層中，制作了具有周期性折射率變化的布拉格光柵，光柵的周期是預(yù)先設(shè)計(jì)好的。當(dāng)放大后的光在光柵中傳播時(shí)，只有滿足布拉格條件的特定波長(zhǎng)光，才會(huì)被光柵強(qiáng)烈反射，形成反饋。不滿足該條件的其他波長(zhǎng)光，會(huì)直接穿透光柵而無(wú)法形成有效反饋，因此無(wú)法在腔內(nèi)持續(xù)振蕩。

3.分布式反饋的諧振振蕩

與 FP 激光器依賴端面反射鏡的 “集中式反饋” 不同，DFB 激光器的反饋是由整個(gè)光柵區(qū)域提供的，屬于分布式反饋。滿足布拉格條件的光，會(huì)在光柵的作用下不斷被反射，在有源區(qū)和光柵構(gòu)成的諧振腔內(nèi)往返傳播，每一次往返都會(huì)通過(guò)受激輻射實(shí)現(xiàn)一次光放大。當(dāng)光放大的增益，足以抵消腔內(nèi)的各種損耗時(shí)，就會(huì)形成穩(wěn)定的激光振蕩。

4.單縱模輸出的優(yōu)化

普通的均勻布拉格光柵存在 “模式分裂” 問(wèn)題，可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)波長(zhǎng)相近的縱模振蕩，影響單模特性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，會(huì)在光柵的中間位置引入λ/4 相移，使光柵的反射譜出現(xiàn)一個(gè)單一的、尖銳的峰值，從而徹底抑制多余的縱模，確保激光器輸出單一縱模的激光。此外，部分 DFB 激光器還會(huì)在端面鍍抗反射膜，進(jìn)一步消除端面反射帶來(lái)的額外縱模干擾，提升單模穩(wěn)定性。