DFB (РОС) лазеры

Полупроводниковый лазер с распределенной обратной связью (РОС или DFB лазер) с динамической одиночной продольной модой стал первым выбором в качестве источника света для оптоволоконной связи, что обеспечило его популярность в области одночастотных полупроводниковых лазеров. В данном типе одночастотных лазеров дифракционная решетка интегрирована в резонатор лазерного диода. Положительная обратная связь возникает за счет брэгговского отражения, которое равномерно распределяется по всей длине активной области. Для формирования решетки внутри волновода одна из гетерограниц лазера изготавливается с показателем преломления, который периодически меняется вдоль волновода. Период решетки выбирается так, чтобы для отраженного в обратном направлении излучения выполнялось условие Брэгга. Данный класс лазеров имеет более стабильный одночастотный режим работы, сравнительно небольшую оптическую мощность и ширину линии излучения порядка 1-10 МГц. Перестройка длины волны осуществляется за счет изменения температуры лазера или тока накачки и обычно составляет 2-3 нм. Температурная зависимость продольных мод определяется температурным коэффициентом показателя преломления и коэффициентом теплового расширения материала. Длина волны генерации как DFB-лазера, так и лазера с резонатором Фабри-Перо, смещается в длинноволновую область с повышением температуры. Однако мода DFB-лазера имеет диапазон непрерывной температурной перестройки намного шире, чем у Фабри-Перо лазера, изготовленного из той же системы материалов. Перестройка в длинноволновую область спектра связана с температурной зависимостью показателя преломления. Для Фабри-Перо лазера с ростом температуры контур усиления смещается в длинноволновую область, таким образом при смещении контура усиления следующая соседняя мода лазера стремится к генерации. Такая скачкообразная перестройка моды отсутствует для DFB лазера, что дает гораздо более широкий диапазон непрерывной перестройки и настройки лазера.

Лёгкость перестройки длины волны и стабильный одночастотный режим – это главные достоинства DFB-лазера. К недостаткам можно отнести большую относительно других одночастотных лазеров ширину линии (1-10 МГц), сложность изготовления для нестандартных длин волн. Ещё одна проблема лазеров с DFB – это зависимость выходной мощности от изменения температуры и тока накачки. Это делает невозможным модуляцию длины волны при фиксированной мощности излучения.