Przestrajalne lasery z rozproszonym odbiciem Bragga

Przestrajalne lasery z
rozproszonym odbiciem
Bragga
Sławomir Zimnicki
Wydział FTIMS
Politechnika Łódzka
Półprzewodnikowy laser FP
Rys. 1 Ilustracja szerokopasmowego lasera
półprzewodnikowego FP
2
Struktury laserowe
Rys. 2 Podstawowe typy
struktur laserowych: a)
struktura Fabry’ego –
Perota, b) – c) struktury z
rozłożonym sprzężeniem
zwrotnym
3
Jednosekcyjne lasery DBR
Rys. 3 Modelowa struktura lasera DBR
4
Jednosekcyjne lasery DBR
Rys. 4 Typowe konstrukcje laserów DBR:
a) TC DBR b) DH DBR c) ITG DBR d) LOC
DBR
5
Jednosekcyjny laser DBR
Reflektory Bragga pełnią funkcję „cienkiego”
lustra, którego współczynnik odbicia jest
maksymalny dla braggowskiej długości fali. Przy
siatce pierwszego rzędu maksimum odbicia
zachodzi dla długości fali Bragga określonej
wzorem:
 B  2ne X p
(1)
gdzie
ne – efektywny współczynnik załamania,
Xp – okres jego zmian.
6
Wielosekcyjny laser DBR
Rys. 5 Uproszczony schemat
wieloelektrodowego (wielosekcyjnego)
lasera DBR
7
Wielosekcyjny laser DBR
Rys. 6 Pozycja modów
podłużnych zależy od
prądu przyłożonego do
sekcji fazowej, natomiast
współczynników odbicia od
prądów przyłożonych
osobno do każdej sekcji
Braggowskiej
8
Reflektory Bragga
Rys. 7 Obszar DBR wytworzony z amorficznego
krzemu
9
Reflektory Bragga
Rys. 8 Zdjęcie wykonane przy użyciu
mikroskopu SEM przedstawiające obszar siatki
DBR na masce fotolitograficznej
10
Reflektory Bragga
Rys. 9 Zdjęcia SEM głęboko wytrawionej
struktury DBR - AlGaAs a) widok pełny, b)
powiększona część siatki
11
Strojenie lasera DBR
Rys. 10 Kiedy przyłożone jest napięcie do
odpowiednich elektrod przedniego zwierciadła jego
współczynnik odbicia wzrasta ponad wąski przedział,
12
który jest oznaczony za pomocą podwójnej niebieskiej
Strojenie lasera DBR
Rys. 11 Współczynniki odbicia obu zwierciadeł
są strojone jak w przypadku noniusza, pasują
jedynie dla jednej częstotliwości
13
Podsumowanie
 Lasery DBR spełniają ostre wymagania
związane z aplikacjami związanymi z
transmisją długodystansową – technologia
DWDM (Dense Wavelength Division
Multiplexing) – lasery SG DBR o szerokości
linii widmowej 1-5 MHz,
 Zatem możliwa jest wolna od błędów
transmisja danych wykorzystująca szeroko
przestrajalny, zintegrowany układ
transmisyjny laser/modulator,
 Współczynnik sprężenia modów i współczynnik
odbicia zwierciadeł otrzymać można analizując
strukturę przy pomocy teorii modów
sprzężonych.
14
Podsumowanie
Rys. 12 Schematyczny rysunek lasera SG-DBR-SOA
z elektroniką sterującą
15
SOA – Semiconductor Optical Amplifier
Podsumowanie
Rys. 13 Nadajnik
wykorzystujący
przestrajalny laser o mocy
wyjściowej 20 mW wraz z
elektroniką sterującą –
Agility Communications
Inc.
16
Źródła
1. B. Hitz, Photonic Spectra: Tunable Distributed Bragg
2.
3.
4.
5.
6.
Reflector Lasers introduced at OFC, kwiecień 2004, str.
32-36,
G. P. Agrawal, Fiber-Optic Communications Systems,
G. P. Agrawal, John Wiley & Sons, New York, 2002, str.
92-106,
N. Chinone and M. Okai, Semiconductor Lasers:
Past, Present, and Future, G. P. Agrawal, Ed., AIP
Press, Woodbury, NY, 1995, Rozdz. 2,
J. Binford, Analysis of Distributed Feedback Lasers
and Distributed Bragg Reflector Lasers, Special
Problems in Electro-Optics: Optical Communications,
21.10.2002,
M. C. Larson, Y. A. Akulowa i in., High Performance
Widely-Tunable SG-DBR Lasers, Agility
Communications Inc. SPIE Photonic West, 2003.
B. Mroziewicz, M. Bugajski, W. Nakwaski, Lasery
półprzewodnikowe, PWN Warszawa, 1985.
17