可调谐分布反馈（DFB）激光器与可调谐半导体激光器的发展及应用

　　到目前为止，可调谐激光器已发展出多种基于不同理论模型的实现方式， 但其基本组成结构大致相同， 主要包括具有有源增益区和谐振腔的激光器、改变和选择波长的可调装置以及稳定输出波长装置三个部分组成。 通过直接或间接地改变激光器谐振腔的光学长度，使其中的谐振模式产生微小的变化，再通过选频元件选择出相应频率的光。 其中能在较宽波长范围内产生激光的半导体有源区是必不可缺的，如今半导体有源区大多都采用多量子阱（multiple quantum well， MQW）结构，只要注入半导体内的电流足够大，量子阱结构便能够在很宽的频谱范围内产生光增益［3］。目前可调谐半导体激光器技术水平已经能与固定波长激光器相媲美，可完全实现整个 C 波段或 L 波段的带宽调谐。

　　一般来说， 可 调谐 半 导 体 激 光 器 大 致 可 分 为 4 类：可调谐分布反馈（distributed feed-back， DFB）激光器、可调谐外腔激光器（external cavity laser， ECL）、分布 布 喇 格 反 射（distributed Bragg reflector， DBR）激 光器 以 及 垂 直 腔 面 发 射 激 光 器 （vertical cavity surface emitting laser， VCSEL）。 调谐机理有电流调谐、温度调谐以及包括微电子机械系统（micro-electro-mechanical systems，MEMS） 的机械调节 三种基本技 术。 而采用 MEMS 技术的可调谐半导体激光器是最有效的一种，可大范围调谐并且最有希望实现最小化、 高密度、高速、批量生产［4］。

　　可调谐分布反馈（DFB）激光器

　　可调谐 DFB 激光器是依靠沿纵向等间隔分布的光栅所形成的光耦合来实现谐振的，图 1 所示为其基本组成结构。 当电流注入激光器时，有源区内电子空穴发生复合并产生相应能量的光子，这些光子将受到光栅的反射，只有满足特定波长条件的光才会相干叠加，进而发生谐振，实现单纵模输出。 通过改变注入电流或控制加热槽温度可改变有源材料的折射率，使得输出波长发生改变，达到调谐的目的。 一般的 DFB 激光器的输出功率大约为 10~20mW，且输出模式相对稳定；但随着调谐温度的上升，有源材料的阈值将明显增大，量子效率会降低，从而导致激光器的有效输出功率下降。 此外，DFB 激光器只能对输出激光的中心波长进行粗略的调谐，且调谐范围较为有限（5~10nm）。