图解激光器知识点

用于光通信的激光器，以半导体激光器为主，主要分两种类型，边发射与面发射

▲边发射

▲面发射

VCSEL

VCSEL，叫垂直腔面发射

?垂直腔，两组布拉格光栅做发射腔

▲VCSEL历史

▲VCSEL应用

▲典型氧化物限制结构

这个限制，一是限制光场，二是降低阈值电流

FP与DFB

FP与DFB都是边发射激光器，FP结构的激光器，是通过两侧反射镜做光反馈，DFB是通过光栅做光反馈

▲FP的反射腔

▲DFB的布拉格反射

▲FP无需刻蚀光栅，工艺简单

▲DFB需要刻蚀光栅，工艺复杂

▲FP是多纵模激光器

▲DFB是单纵模激光器

DFB的RWG与BH结构

DFB激光器应用广泛，常用的RWG结构，与BH结构

▲紫色是波导结构

RWG，脊波导，上图紫色是波导设计，工艺简单

BH，异质掩埋，掩埋的是有源层，工艺复杂

为什么要掩埋？

RWG结构的有源层是下图这样

脊型波导，再通过两侧折射率差，将光场压缩至椭圆形，下图

掩埋结构，把有源层做窄

那它的光场压下来，就是接近于圆形

BH结构的圆形光斑，非常适用于通信，与光纤耦合效率高，功率大，阈值电流低（功耗低）

EML

EML，是DFB结构与EAM电吸收调制器的集成器件

半导体有激子吸收效应，也就是可以吸收光，那DFB的光，一会儿吸收一会儿不吸收，对外界看起来就是1,0的区别

▲EML ▼DML

电吸收调制器原理

外加电场后，能带发射概念

吸收波长偏移，产生调制效果

DBR激光器

DBR激光器与DFB类似，只一半光栅，可以通过电流调整相位，也就是说可以通过电流的大小，调谐输出波长

可调谐激光器

可调谐激光器，就是能调输出波长，上一类的DBR是可以做调谐的。

最简单的一种，就是温度调谐，DFB激光器可以随温度变化而变化，那让他工作在不同温度，就可以实现不同波长

把激光器级联起来，就可以调更多的波长了的。

另一种，就是双臂结构，设计俩激光器（各种类型都行），用游标效应。

咱FP出来的是多纵模，

两组FP，纵模间隔略作差异设计

能对准的就可以激射，向游标卡尺一样

这种双臂结构，有好些设计，原理都类同

还有已与采样光栅的DBR

量子级联激光器

量子级联激光器主要用在

咱们DFB是多量子阱结构（十来个），量子级联就是3个，通过量子隧穿三步完成激射

电子不断从高能级向低能级跳，辐射出光子能量

QCL量子级联激光器，同样可以做FP、DFB、外腔调制各种类型，波长集中在红外

气体激光器

气体激光器是用气体做增益物质，CO2激光器是应用比较多的一种，主要在激光加工行业

CO2激光器，有一种辅助气体氮气，电击中氮气后，能量增加会被CO2吸收，再通过两侧反射镜，就激射出光

光纤激光器

光纤激光器，增益物质叫增益光纤

普通传输信号的光纤是单包层，不产生增益

增益光纤是双包层

在泵浦光的作用下，纤芯就吸收能量，产生增益。增，就是放大

光纤激光器，主要用于激光加工行业