Przestrajalne lasery z rozproszonym odbiciem Bragga Sławomir Zimnicki Wydział FTIMS Politechnika Łódzka

Półprzewodnikowy laser FP Rys. 1 Ilustracja szerokopasmowego lasera półprzewodnikowego FP

Struktury laserowe Rys. 2 Podstawowe typy struktur laserowych: a) struktura Fabry’ego – Perota, b) – c) struktury z rozłożonym sprzężeniem zwrotnym

Jednosekcyjne lasery DBR Rys. 3 Modelowa struktura lasera DBR

Jednosekcyjne lasery DBR Rys. 4 Typowe konstrukcje laserów DBR: a) TC DBR b) DH DBR c) ITG DBR d) LOC DBR

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: (1)   gdzie ne – efektywny współczynnik załamania, Xp – okres jego zmian.

Wielosekcyjny laser DBR Rys. 5 Uproszczony schemat wieloelektrodowego (wielosekcyjnego) lasera DBR

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

Rys. 7 Obszar DBR wytworzony z amorficznego krzemu Reflektory Bragga Rys. 7 Obszar DBR wytworzony z amorficznego krzemu

Reflektory Bragga Rys. 8 Zdjęcie wykonane przy użyciu mikroskopu SEM przedstawiające obszar siatki DBR na masce fotolitograficznej

Reflektory Bragga Rys. 9 Zdjęcia SEM głęboko wytrawionej struktury DBR - AlGaAs a) widok pełny, b) powiększona część siatki

Strojenie lasera DBR Rys. 10 Kiedy przyłożone jest napięcie do odpowiednich elektrod przedniego zwierciadła jego współczynnik odbicia wzrasta ponad wąski przedział, który jest oznaczony za pomocą podwójnej niebieskiej strzałki

Strojenie lasera DBR Rys. 11 Współczynniki odbicia obu zwierciadeł są strojone jak w przypadku noniusza, pasują jedynie dla jednej częstotliwości

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.

Podsumowanie Rys. 12 Schematyczny rysunek lasera SG-DBR-SOA z elektroniką sterującą SOA – Semiconductor Optical Amplifier

Podsumowanie Rys. 13 Nadajnik wykorzystujący przestrajalny laser o mocy wyjściowej 20 mW wraz z elektroniką sterującą – Agility Communications Inc.

Źródła B. Hitz, Photonic Spectra: Tunable Distributed Bragg 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.