半导体分布反馈激光器-DFB
DFB可调激光器模块讲解
可调谐分布反馈式半导体激光器模块使用说明1．基本构成本模块以NEC 四波可调谐半导体激光器（NX8570系列）为核心，配以可调恒流源电路、可调谐自动温度控制电路以及相应的保护电路组成。
功率与波长调节方式采用电位器调整方式，全量程范围内模拟连续可调。
对应的工作状态指示灯标识当前温度与功率工作状态是否正常（常亮正常）。
光纤输出口与电源线引出口未做固化处理，预留四方向可调节口可供客户使用时根据需要进行相应地调整。
2．技术指标（NEC NX8570）3．波长与功率标定（出厂设置）Table.A 四波长标定值参数最小值典型值最大值单位输出光功率20--mW 峰值波长1530ITU-T 1609nm 波长稳定性-20-+20pm 光谱线宽-12MHz 边模抑制比3545dB 相对强度噪声---150dB/Hz输出隔离度30--dB 偏振消光比20--dB 校准波长1547.72/1549.32/1550.92/1552.52nm 校准功率偏差--0.01dB 功率调节范围0-20mW 波长调节范围@1547.72nm-0.4-+0.4nm 波长调节范围@1549.32nm-0.4-+0.4nm 波长调节范围@1550.92nm-0.2-+0.2nm 波长调节范围@1552.52nm-0.4-+0.4nm 输出光纤准直方式慢轴准直输出尾纤Fujikura PMF 9/125Panda 外层900um 套管保护输出连接器FC/PC慢轴对准电源供电DC +5VGND 双绞线工作温度0-+50℃储存温度-20-+70℃散热方式壳体顶面传导散热安装方式4角均布4mm 机械固定通孔型号波长(nm波长范围(nm光功率(dBm最大功率(dBmLSM-DFB-15471547.7190 >+/-0.413.02>13LSM-DFB-15491549.3210>+/-0.413.02>13*其中激光器由于其工作在低温状态下，启动时间略长约为1-2s ，室温启动下启动电流约为1.3-1.5A 。
dfb激光器的调制带宽
dfb激光器的调制带宽
DFB激光器的调制带宽。
DFB（分布式反馈）激光器是一种常用于光通信和光传感领域的半导体激光器。
它具有稳定的单模输出和窄谱线特性，因此被广泛应用于光通信系统中。
在光通信系统中，DFB激光器的调制带宽是一个重要的性能指标，它直接影响着激光器在高速数据传输中的性能和稳定性。
DFB激光器的调制带宽通常指的是其响应高速调制的能力，一般以3dB带宽来表示。
高调制带宽意味着激光器可以更快地响应调制信号，从而实现更高的数据传输速率。
因此，提高DFB激光器的调制带宽是光通信系统中的一个重要课题。
为了提高DFB激光器的调制带宽，研究人员采取了多种方法。
其中一个重要的方法是通过优化激光器的结构设计和制造工艺，以提高其响应调制信号的速度。
另外，还可以通过优化调制驱动电路和调制信号波形来提高激光器的调制带宽。
此外，还可以采用预调制技术、外差调制技术等方法来提高激光器的调制带宽。
随着光通信技术的不断发展，人们对DFB激光器调制带宽的要求也越来越高。
未来，随着新材料、新工艺和新技术的不断涌现，相信DFB激光器的调制带宽会得到进一步提升，从而更好地满足高速数据传输的需求。
分布反馈布拉格半导体激光器(DFB-LD)
五、激光焊的优点
图7-21 深熔焊小孔示意图
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7.3 激光打孔
一、激光打孔原理
激光打孔机的基本结构包括激光器、加工头、冷却系统、数控装置和操作面盘 （图7-13）。
图7-13
激光打孔机的基本结构示意图
二、激光打孔工艺参数的影响
※ 脉冲宽度对打孔的影响 ：脉冲宽度对打孔深度、孔径、孔形的影响较大。窄 脉冲能够得到较深而且较大的孔；宽脉冲不仅使孔深度、孔径变小，而且使孔的 表面粗糙度变大，尺寸精度下降。
图9-6 受激拉曼散射光纤激光器示意图
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9.1.2 光纤激光器
2.光纤激光器的分类及应用 (3)光纤光栅激光器 DBR 光纤激光器基本结构如图 9-7 所示，利用一段稀土掺杂光纤和一对相同谐振 波长的光纤光栅构成谐振腔，它能实现单纵模工作。
图9-7 DBR光纤光栅激光器基本结构示意图
DFB 光纤光栅激光器基本结构如图 9-8 所示，在稀土掺杂光纤上直接写入的光栅 构成谐振腔，其有源区和反馈区同为一体。
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7.3 激光打孔
二、激光打孔工艺参数的影响
※ 激光打孔中离焦量对打孔的影响
当激光聚焦于材料上表面时，打出的孔比较深，锥度较小。在焦点处于表面下某一 位置时相同条件下打出的孔最深；而过分的入焦和离焦都会使得激光功率密度大大 降低，以至打成盲孔（图7-15）。
图7-15
离焦量对打孔质量的影响
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7.3 激光打孔
※ 激光功率密度：激光功率密度低则熔深浅、焊接速度慢。见图7－20
图7-20 激光热导焊焊接不锈钢时功率与 焊接速度、熔化深度的关系
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7.2 激光焊接
三、激光热导焊
2）激光热导焊的工艺以及部分参数 ※ 离焦量对焊接质量的影响：因为焦点处激光光斑中心的光功率密度过高，激 光热导焊通常需要一定的离焦量，使得光功率分布相对均匀。 正离焦：焦平面位于工件上方；负离焦：焦平面位于工件下方 ※ 脉冲激光热导焊的脉冲波形：脉冲波形对于焊接质量也有很大的影响
DFB可调激光器模块讲解
可调谐分布反馈式半导体激光器模块使用说明1．基本构成本模块以NEC 四波可调谐半导体激光器（NX8570系列）为核心，配以可调恒流源电路、可调谐自动温度控制电路以及相应的保护电路组成。
功率与波长调节方式采用电位器调整方式，全量程范围内模拟连续可调。
对应的工作状态指示灯标识当前温度与功率工作状态是否正常（常亮正常）。
光纤输出口与电源线引出口未做固化处理，预留四方向可调节口可供客户使用时根据需要进行相应地调整。
2．技术指标（NEC NX8570）3．波长与功率标定（出厂设置）Table.A 四波长标定值参数最小值典型值最大值单位输出光功率20--mW 峰值波长1530ITU-T 1609nm 波长稳定性-20-+20pm 光谱线宽-12MHz 边模抑制比3545dB 相对强度噪声---150dB/Hz输出隔离度30--dB 偏振消光比20--dB 校准波长1547.72/1549.32/1550.92/1552.52nm 校准功率偏差--0.01dB 功率调节范围0-20mW 波长调节范围@1547.72nm-0.4-+0.4nm 波长调节范围@1549.32nm-0.4-+0.4nm 波长调节范围@1550.92nm-0.2-+0.2nm 波长调节范围@1552.52nm-0.4-+0.4nm 输出光纤准直方式慢轴准直输出尾纤Fujikura PMF 9/125Panda 外层900um 套管保护输出连接器FC/PC慢轴对准电源供电DC +5VGND 双绞线工作温度0-+50℃储存温度-20-+70℃散热方式壳体顶面传导散热安装方式4角均布4mm 机械固定通孔型号波长(nm波长范围(nm光功率(dBm最大功率(dBmLSM-DFB-15471547.7190 >+/-0.413.02>13LSM-DFB-15491549.3210>+/-0.413.02>13*其中激光器由于其工作在低温状态下，启动时间略长约为1-2s ，室温启动下启动电流约为1.3-1.5A 。
DFB简介剖析
短距离传输。
DFB激光器 DFB激光器在高速调制时也能保持单模
特性，这是F-P激光器无法比较的。尽管 DFB激光器在高速调制时存在啁啾，谱线有 确定展宽，但比F-P激光器的动态谱线的展 宽要改善一个数量级左右。
FP-LD与DFB-LD的比较
光谱特性
.
激光器光谱特性包括峰值(或中心)波长、光谱宽度、边模抑制比；
边模抑制比 Side Mode Suppression Ratio
在最坏反射条件时、全调制条件下，激光器光谱中 主纵模光功率峰值强度〔Pm0〕与最大边模光功率 峰值强度(P m1)之比的对数，即：
SMSR =10 lg (Pm0/P m1) SMSR示意图
1. 一次外延生长 2. 光栅制作 3. 二次外延生长 4. 脊波导制作 5. 欧姆接触、减薄 6. 解理成条 7. 端面镀膜 8. 解理成管芯 9. TO-CAN
光栅制作
1.全息曝光 2.干法或湿法 刻蚀
二次外延生长
生长： 1.低折射率层 2.腐蚀停顿层 3.包层 4.帽层：接触 层
激光器的纵模
DFB激光器的进展
DFB激光器的进展方向是，更宽的谐调范围和更窄的线宽， 在一个DFB激光器集成两个独立的光栅，实现更宽的波长谐调 范围，比方到达100nm谐调范围，以及更窄的光谱线宽。
尽管DFB激光器有很多优点，但并非尽善尽 美。例如，为了制作光栅， DFB激光器需 要简洁的二次外延生长工艺，在制造出光 栅沟槽之后由于二次外延的回熔，可能吃 掉已形成的光栅，致使光栅变得残缺不全， 导致谐振腔内的散射损耗增加，从而使激 光器的内量子效率降低。此外， DFB激光 器的震荡频率偏离Bragg频率，故其阈值增 益较高。
dfb半导体激光器温度波长漂移方向
DFB（Distributed Feedback，分布反馈）半导体激光器的温度与波长漂移之间存在确定的关系。
在大多数情况下，随着温度的升高，半导体激光器的输出波长会向长波方向漂移。
这是因为半导体材料的折射率随温度上升而减小，导致谐振腔的有效长度增加，根据光的波长和有效腔长之间的关系（λ = 2nL，其中λ是波长，n是有效折射率，L是有效腔长），波长会相应增长。
具体来说，对于基于InGaAsP/InP等材料体系的DFB激光器，在室温附近每升高1摄氏度，其工作波长通常会以大约0.001 nm/°C至0.01 nm/°C的比例红移（即波长变长）。
这一现象称为热致波长漂移，是激光器设计和使用时必须考虑的重要因素之一，特别是在需要稳定波长输出的应用场合，例如光纤通信系统中，通常会采用温度控制或温度补偿技术来抑制这种漂移。
DFB 激光器
DFB 激光器性能参数2005/3/7/11:54DFB激光器是在FP激光器的基础上采用光栅虑光器件使器件只有一个纵模输出，此类器件的特点：输出光功率大、发散角较小、光谱极窄、调制速率高，适合于长距离通信。
多用在1550nm波长上，速率为2.5G以上。
DFB激光器有以下性能参数：工作波长：激光器发出光谱的中心波长。
边模抑制比：激光器工作主模与最大边模的功率比。
-20dB光谱宽度：由激光器输出光谱的最高点降低20dB处光谱宽度。
阈值电流：当器件的工作电流超过阈值电流时激光器发出相干性很好的激光。
输出光功率：激光器输出端口发出的光功率。
其典型参数见下表所示：普通结构的分布反馈半导体激光器(DFB-LD)，在高速调制状态下会发生多模工作现象，从而限制了传输速率。
因此，设计和制作在高速调制下仍能保持单纵模工作的激光器是十分重要的，这类激光器统称为动态单模(DSM)半导体激光器。
实现动态单纵模工作的最有效的方法之一，就是在半导体激光器内部建立一个布拉格光栅，依靠光栅的选频原理来实现纵模选择。
分布反馈半导体激光器的特点在于光栅分布在整个谐振腔中，光波在反馈的同时获得增益。
因为DFB-LD的谐振腔具有明显的波长选择性，从而决定了它们的单色性优于一般的FP-LD。
在DFB-LD中存在两种基本的反馈方式，一种是折射率周期性变化引起的布拉格反射，即折射率耦合(Index-Coupling)，另一种为增益周期性变化引起的分布反馈，即增益耦合(Gain-Coupling)。
与依靠两个反射端面来形成谐振腔的FP-LD相比，DFB-LD可能激射的波长所对应的谐振腔损耗是不同的，也就是说DFB-LD的谐振腔本身具有选择模式的能力。
在端面反射为零的理想情况下，理论分析指出：折射率耦合DFB-LD在与布拉格波长相对称的位置上存在两个谐振腔损耗相同且最低的模式，而增益耦合DFB-LD恰好在布拉格波长上存在着一个谐振腔损耗最低的模式。
敏芯半导体_分布反馈(dfb)半导体_概述说明
敏芯半导体分布反馈(dfb)半导体概述说明1. 引言1.1 概述：本文旨在对敏芯半导体分布反馈(DFB)半导体进行概述说明。
DFB半导体是一种应用广泛的电子器件，具有独特的原理和优势。
通过深入了解敏芯半导体和DFB 技术，我们可以更好地理解其应用领域和发展历程。
1.2 文章结构：本文将按照以下结构来进行介绍：首先，我们将从敏芯半导体的定义和特点开始，探讨其作为DFB半导体的基础知识。
接下来，我们将详细介绍DFB的原理、作用以及相关的结构和工艺技术。
紧接着，我们还将探究DFB技术的优势和局限性，以及其在通信领域、光电子器件和高速数据传输等方面的实际应用案例。
最后，在总结重点内容之后，我们将对敏芯半导体分布反馈技术未来发展进行展望。
1.3 目的：本文旨在深入了解敏芯半导体分布反馈技术，并提供一个全面而清晰的概述。
通过此篇文章，读者可以对DFB半导体有一个整体的了解，同时也能对其在各个应用领域中的发展和前景进行展望。
2. 敏芯半导体2.1 定义和特点敏芯半导体是一种新型的半导体材料，具有以下特点：- 高效能蓝光发射：敏芯半导体在发射蓝光方面表现出色，具有高亮度和高能效的特点。
其材料结构使得它能够产生纯净的蓝光。
- 超短波长：相比于其他传统材料，敏芯半导体的波长更短，使得它在高分辨率显示器和激光器等领域有广泛应用。
- 优秀电特性：敏芯半导体具有良好的电子传输特性，低载流子密度和短寿命使得其响应速度快、功耗低。
2.2 应用领域敏芯半导体在众多领域中都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：- 光电子器件：由于敏芯半导体发射蓝光且波长较短，在制造显示器、激光打印机以及汽车前灯等光电子设备中得到了广泛运用。
- 光通信：由于敏芯半导体具有高效率的蓝光发射能力，使得其成为光纤通信中的重要组成部分。
敏芯半导体在光通信领域中被广泛应用于激光器、放大器和调制器等设备。
- 生物医学：敏芯半导体在生物医学领域也有一定的应用。
《半导体光电子学课件》下集4.7分布反馈(dfb)半导体激光器课件
DFB激光器的结构
光学结构
DFB激光器的光学结构采用分布反馈方式，通过周期 性的光栅结构实现激光光束的反馈反射。
与其他半导体激光器的比较
DFB激光器相较于其他半导体激光器具有更高的频率 稳定性和较窄的光谱线宽。
DFB激光的性能
典型性能指标
DFB激光器具有较低的阈值电流、高的光电转换效率和稳定的输出功率。
相关效应及措施
DFB激光器存在温度效应和光学增益效应等问题，可通过温度控制和结构优化来解决。
DFB激光器的应用
Hale Waihona Puke 通信领域DFB激光器在光纤通信中作为光 源广泛应用，具有高速传输和 稳定性好的特点。
军事领域
DFB激光器用于军事激光雷达、 激光测距仪等领域，具有高精 度和高可靠性。
医疗领域
DFB激光器在医疗仪器中用于激 光治疗、激光手术等应用，帮 助实现精确和非侵入性治疗。
总结
1 优缺点
DFB激光器具备频率稳定性高和光谱线宽窄的优点，但也存在成本较高和制造工艺复杂等 缺点。
2 未来发展方向
未来，DFB激光器的发展方向将着重在提高功率输出、降低成本和改善制造技术等方面。
《半导体光电子学课件》 下集4.7分布反馈(dfb)半 导体激光器课件
本课件介绍分布反馈(dfb)半导体激光器的原理、结构、性能、应用等方面， 旨在向大家分享关于半导体光电子学领域中的重要知识。
什么是分布反馈(dfb)半导体激光器？
分布反馈(dfb)半导体激光器是一种光电子元件，其工作原理是通过在材料中引入反馈结构，使得激光输出更为 稳定和单色。
分布反馈布拉格半导体激光器DFBLD课件
无人驾驶
在无人驾驶系统中，激光雷达通 过DFB LD生成稳定的激光信号
，实现车辆导航和避障。
显示与照明领域的实际应用
高亮度显示
DFB LD用于生成高亮度的可见光，推动高亮度显 示技术的发展。
投影显示
作为投影显示系统的光源，DFB LD提供高质量、 高亮度的图像。
照明艺术
在照明艺术领域，DFB LD用于创造动态、多彩的 视觉效果。
以满足各种复杂应用需求。
多波段、多模式的研究
03
开展多波段、多模式DFB LD的研究，拓展其在通信、光谱分析
等领域的应用范围。
05
DFB LD的实际应用案例
光纤通信领域的实际应用
高速数据传输
DFB LD在光纤通信中用于 生成稳定、低噪声的光信 号，实现高速数据传输。
长距离通信
由于其低噪声和窄线宽特 性，DFB LD在长距离光纤 通信中表现出色，能够减 小信号衰减和干扰。
04
光栅刻写
利用干涉仪和反应离子束刻蚀等手段 ，在DFB LD芯片上刻写光栅结构， 控制好刻写的深度和周期性。
06
芯片切割与测试
将制造好的芯片进行切割、打标和测试，确保 其性能符合要求。
制造中的关键技术
01
02
03
外延生长技术
控制外延层的晶体质量和 厚度，是制造DFB LD的 关键技术之一。
光栅刻写技术
在光纤通信中，DFB LD用作发射器，将信息调制到激光光束上，通过光纤传输，实 现高速、大容量的数据传输。
DFB LD具有低噪声、高稳定性和长寿命等优点，能够提高光纤通信系统的性能和稳 定性。
激光雷达
激光雷达是利用激光束探测目标 并获取其位置、速度和形状等信 息的一种技术。DFB LD在激光
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半导体分布反馈激光器
半导体分布反馈激光器是采用折射率周期变化的结构实现谐振腔反馈功能的半导体激光器。
这种激光器不仅使半导体激光器的某些性能（如模式、温度系数等）获得改善，而且由于它采用平面工艺，在集成光路中便于与其他元件耦合和集成。
GaAs－GaAlAs分布反馈激光器已实现室温连续工作，阈值3.4×103安/厘米2(320K)。
282K下得到的最大连续输出功率为40毫瓦。
半导体分布反馈激光器- 简介
采用折射率周期变化的结构实现谐振腔反馈功能的
半导体激光器。
这种激光器不仅使半导体激光器的某些
性能（如模式、温度系数等）获得改善，而且由于它采
用平面工艺，在集成光路中便于与其他元件耦合和集成。
1970年采用双异质结的GaAs－GaAlAs注入式半导体激光
器实现了室温连续工作。
与此同时，贝尔实验室H.利戈
尼克等发现在周期结构中可由反向布喇格散射提供反
馈，可以代替解理面。
在实验中，最初是把这种结构用
于染料激光器，1973年开始用于半导体激光器，1975年
GaAs分布反馈激光器已实现室温连续工作。
半导体分布反馈激光器- 原理
半导体分布反馈激光器的反馈结构是一种周期结构，反馈靠反向布喇格散射提供（见图）。
为了使正向波与反向波之间发生有效的布喇格耦合,要求光栅周期满足布喇格条件:半导体分布反馈激光器，式中λ0是激射波长,Ng是有效折射率，m＝1、2、3、…(相当于耦合级次)。
对于GaAs材料,一级耦合:Λ＝0.115微米。
在实验中，使用3250埃He－Cd激光和高折射率棱镜(nP=1.539)，已制出Λ＝0.11微米的周期结构（见半导体激光二极管）。
1.结构及工作机理
DFB激光器的激光振荡不是靠F—P腔来实现，而是依靠沿纵向等间隔分布的光栅所形成的光耦合，如图2—81所示。
图中光栅的周期为A，称为栅距。
当电流注入激光器后，有源区内电子——空穴复合，辐射出能量相应的光子，这些光子将受到有源层表面每一条光栅的反射。
在DFB激光器的分布反馈中，此时的反射是布拉格发射，光栅的栅条间入射光和反射光的方向恰好相反。
式（2—108）将变为
(2—109)
满足上式的那些特定波长的光才会受到强烈反射，从而实现动态单纵模工作。
式也称为分布反馈条件（一般m取1）。
半导体分布反馈激光器- 材料和泵浦方式
制作半导体分布反馈激光器的材料有GaAs-GaAlAsIn、P-InGaAsP、Pb1-xSnxTe和CdS等。
非半导体材料的分布反馈激光器主要采用染料作为活性介质。
泵浦方式主要采用电注入，也采用光泵和电子束激励。
半导体分布反馈激光器- 结构
半导体分布反馈激光器有多种结构，如同质结、单异质结、双异质结、光和载流子分别限制异质结、沟道衬底平面结构、具有横向消失场分布反馈的沟道衬底平面结构、隐埋异质结、具有横向消失场分布反馈的条形隐埋异质结等。
周期结构有的是做在激光器表面，有的是在激光器内部的界面，有的则在衬底上。
周期结构做在内部界面的激光器，一般需要二次液相外延，或采用液相外延与分子束外延结合的办法；周期结构做在衬底或表面的激光器则只需一次外延。
在有源层和限制层之间皱折界面处，注入载流子的无辐射复合影响器件低阈值室温工作。
解决这个问题的办法是：①采用光和载流子分别限制异质结，把皱折界面与有源层分开；②采用分布布喇格反散镜(DBR)结构,把光栅与有源区分开。
半导体分布反馈激光器- 性能
GaAs－GaAlAs分布反馈激光器已实现室温连续工作，阈值3.4×103安/厘米2(320K)。
282K下得到的最大连续输出功率为40毫瓦。
蚀刻光栅的表面总是残留有不完整性，带来一些散射损耗，因此分布反馈激光器阈值较高。
分布反馈激光器的优点是具有很好的波长选择性和单纵模工作。
这种选择性是由布喇格效应对波长的灵敏性产生的，分布反馈激光器的阈值随着偏离布喇格波长λ0而增加。
单纵模工作的谱线宽度小于1埃。
激射波长随温度和电流的变化比较小,例如GaAs-GaAlAs和InP-InGaAsP分布反馈激光器,激射波长随温度的依赖关系约为0.5～0.9┱/K,而相应的解理腔面激光器要大3～5倍。
改变光栅周期,可以使激光波长在一定范围内变化，例如，在一个GaAs衬底上，已构成由六个具有不同光栅周期的GaAs －GaAlAs分布反馈二极管组成的频率复用光源。
在一个激光器中制作几组不同周期的光栅，
构成多谐分布反馈激光器，产生几个激光波长，也可作为频率复用光源。
半导体分布反馈激光器因有上述特点，而且体积小，因而受到人们注意。
其中最重要的,是InP-InGaAsP半导体分布反馈激光器可成为长距离大容量单模光纤通信的理想光源，因为这种激光器在高速调制下也能保持单频工作（动态单模）。
半导体分布反馈激光器-特点
与一般F—P腔激光器相比，DFB激光器具有以下两大优点，因而在目前的光纤通信系统中得到广泛应用。
（1）动态单纵模窄线宽输出
由于DFB激光器中光栅的栅距（A）很小，形成一个微型谐振腔，对波长具有良好的选择性，使主模和边模的阈值增益相对较大，从而得到比F—P腔激光器窄很多的线宽，并能保持动态单纵模输出。
DFB 激光器的发射光谱，主要由光栅周期决定。
由于光栅周期很小，所以 m 阶和(m+1)阶模之间的波长间隔比普通半导体激光器大得多，加之多个微型谐振腔的选模作用，很容易设计成只有一个模式能获得足够的增益。
（2）波长稳定性好
由于DFB激光器内的光栅有助于锁定给定的波长，其温度漂移约为0.8Å/℃，比F—P 腔激光器要好得多。
DFB 激光器的每一个栅距Λ相当于一个 F-P 腔，因此布拉格反射可以比作多级调谐，使谐振波长的选择性大大提高，谱线明显变窄。
并且光栅周期不受温度影响，使得 DFB 激光器的波长温度稳定性也得到改善。
(3) 动态谱线好
由于DFB 激光器是使用布拉格光栅进行选频，因此 DFB 激光器在高速调制时不会发生多模输出，依然保持良好的单纵模特性。
尽管 DFB 激光器在高速调制时谱线有所展宽，但比普通激光器的动态谱线的展宽要改善一个数量级左右。
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