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光学薄膜技术改善DFB激光器的光谱特性

导读: 本文利用镀光学薄膜的方法来改变镀层厚度,可以有效地将原来处于双模工作的1.3μm DFB激光器变为单模工作。

  本文利用镀光学薄膜的方法来改变镀层厚度,可以有效地将原来处于双模工作的1.3μm DFB激光器变为单模工作。模式改变起主导作用的是加镀膜层影响到激光器端面反射特性中的相移。实验表明,镀膜技术可望成为改善DFB激光器单模工作的一种辅助方法。实验结果有助于理解相移对激射特性的作用。

  1 引 言

  DFB激光器在较宽的工作温度和电流范围内,能抑制普通腔半导体激光器常见的模式跳变,有很高的边模抑制比,特别是在高速调制下仍保持单纵模特性,成为动态单模的激光器,是光长距离,宽带高速光通讯系统中较理想的光源。因此在快速发展的光电子领域中受到极大重视。

  到目前为止,已经报导了许多能使DFB激光器实现单模工作的方法。其中最为现实和容易实现的方法是在激光器解理端面镀光学膜,使激光器两个端面的反射成为不对称结构,从而可使单模工作的几率得到改善。就是说,DFB激光器端面上镀光学薄膜,对单模工作是相当重要的。

  众所周知,DFB激光器激射所需要的反馈,是由整个腔上光栅的分布反射提供的。光栅在解理端面处的位相会对激光器的特性起着重要的影响。这样的事实已为用离子束刻蚀的方法把激光器端面刻掉不同深度,并通过研究阈值电流及纵模特性所得到的结果所证实。在解理端面上镀光学膜的方法是可以控制DFB激光器端面相位的。

  本文报导了在常规的制作工艺中,激光器一个端面镀高反射膜(HR),另一端面镀抗反射膜(AR),仍有个别激光器的工作还为双模的情况下,再适当增加单层膜的厚度,可使它们实现单模工作。实验证明,镀膜技术可成为提高DFB激光器单纵模工作的一种辅助手段。

  2 实 验

  本实验用的DFB激光器的基本结构如图1所示。DFB激光器是一个端面用电子束蒸发镀有多层介质高反射膜(HR),光输出端面镀有单层厚度为λ/4的增透膜(AR)。图中的n1,n2和n0分别表示激光器波导区,增透膜和空气的折射率。1是指示激光器的解理面与增透膜的界面,2是指增透膜和空气的界面。实验样品是在某批次中大部分器件已处于单纵模工作状态下,出现双模工作的那些器件。

  从薄膜光学原理知道,单层光学膜的反射系数r可用复数形式表示为:

      

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