DFB可调激光器模块讲解
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 。
超窄线宽DFB激光器
D. 技术指标
参数指标 工作波长（ITU间隔） 输出功率
功率稳定性
光谱线宽 波长稳定性 边模抑制比（SMSR） 输出端隔离度 工作温度 存储温度 相对湿度 电源功耗 外形尺寸 电源 电气接口 光纤类型 接头类型
符号 λC Po PSS PSL BW λS
SMSR ISO TOP TS RH PS
L×W×H
如果有特殊需求可随时与我们联系，为您定制设计、加工个性化产品。 技术支持信箱：support@
B. 产品特点
外腔式（ECL）式半导体激光器 超窄线宽（典型值 30KHz） 光纤光栅稳频 高功率输出 单模尾纤输出 优异的光功率稳定性与波长稳定性 结构尺寸紧凑
C. 应用领域
光纤激光器 相干光通讯 光纤传感系统
F. 封装尺寸
CAUTION LASER RADIATION DO NOT STARE INTO BEAM OR
VIEW DIRECTLY WITH
OPTICAL INSTRUMENTS
ESD Protection The laser diodes and photodiodes in the module can be easily destroyed by electrostatic discharge. Use wrist straps, grounded work surfaces, and anti-static techniques when operating this module. When not in use, the module shall be kept in a static-free environment.
Product specifications and descriptions in this document subject to change without notice. Copyright to COSC Optical Sense and Communication Technology Co., Ltd. June 2008.
热可调谐DFB激光器阵列结构与原理
热可调谐DFB激光器阵列结构与原理阅读了古河（FURUKAWA ）公司网站上发布的一篇技术回顾之后，发现我们公司所购买的热可调谐DFB激光器模块的性能参数和指标与文章中描述的热可调谐DFB激光器模块基本一样，故可认为两者具有同样或相似的内部结构，仔细的学习这篇文章对我们的认知与实验具有重要的参考意义。
一、功率控制与波长检测原理与结构文章中描述的激光器是：带波长监视器的、高可靠性的、最大40mW输出功率、25GHz频率间隔、20个通道的热可调谐激光器模块。
而我们公司使用的激光器是：带波长监视器的、带功率监视器的、最大10mW~20 mW输出功率、50GHz频率间隔、88个通道的热可调谐激光器模块。
文中给出的结构和原理图如下图（Figure 1）所示：Prism DFB-LDE talari i Lens LensPMFPDFigure 1 Schematic view of tunable DFB laser modulewith integrated wavelength monitor.每一个DFB后面腔镜会输出一部分的激光，可能为1%或更少。
这部分光通过一个瞄准仪（即图中的透镜lens）将其变成平行光。
平行光再通过一个三角棱镜（Prism）分成两部分，一部分进入功率探测器，形成光电流送到外界进行监测；另一部分通过一个法布里-波罗标准具（即F-P标准具，在这里也叫滤波器），然后送到波长监视器中，产生光电流送到外面进行监测。
F-P标准具是如何对波长进行监测的呢？实际上F-P标准具是由两个严格平行的玻璃平板组成，一束光进入里面后，多次来回反射并形成等倾干涉条纹。
只有满足一定条件的光波才能从标准具中透射或反射出来。
这些条件包括：标准具两玻璃板的反射率， 玻璃板间的折射率，玻璃板间的距离以及入射光波的波长。
一旦我们选择了标准具的参 数并保持所有参数恒定不变，则标准具的输出波长仅与入射波长相关， 所以标准具能够 精确地选择输出的波长。
dfb激光器原理
dfb激光器原理DFB激光器原理。
DFB激光器是一种具有单模、窄线宽和高功率输出的激光器，其原理基于光栅的衍射效应。
DFB激光器在光通信、光纤传感、光谱分析等领域有着广泛的应用。
本文将介绍DFB激光器的原理及其工作过程。
DFB激光器的结构主要由光栅和半导体材料组成。
光栅是一种具有周期性折射率变化的光学元件，它能够选择性地增强或抑制特定波长的光。
半导体材料则是激光器的发光介质，通过注入电流使其产生光子。
在DFB激光器中，光栅的周期性折射率变化导致了光的衍射效应，从而实现了单模输出和窄线宽的特性。
DFB激光器的工作原理可以简单地描述为，在激发条件下，半导体材料中的电子和空穴复合产生光子。
这些光子在激光腔中来回反射，其中部分光子被光栅的衍射效应选择性地增强，形成了单模输出。
同时，光栅的周期性结构也限制了激光波长的选择，使得DFB激光器具有非常窄的线宽。
DFB激光器的工作过程中，光栅的周期性结构起到了关键作用。
光栅的周期决定了输出激光的波长，而光栅的折射率变化则决定了衍射效应的强度。
通过精确设计光栅的周期和折射率变化，可以实现对DFB激光器输出波长的精确控制，从而满足不同应用场景对波长的要求。
除了波长的精确控制，DFB激光器还具有高功率输出的特点。
这得益于激光腔中的光增益和光栅的衍射效应，使得DFB激光器能够实现高效的光放大和窄线宽的输出。
这使得DFB激光器在光通信和光纤传感等领域有着广泛的应用前景。
总结来说，DFB激光器是一种基于光栅衍射效应的激光器，其原理基于光栅的周期性折射率变化和半导体材料的光放大效应。
通过精确设计光栅的结构和半导体材料的特性，可以实现对波长和功率的精确控制，从而满足不同应用场景的需求。
DFB激光器在光通信、光纤传感和光谱分析等领域有着广泛的应用前景，对于推动光电子技术的发展具有重要意义。
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激光器
工艺结构
DFB激光器制造工艺 DFB芯片的制作工艺非常复杂，体现了半导体产品在生产制造上的最复杂程度，下表是 DFB激光器的主要生产工艺流程（从材料生长到封装的整个过程）：
图1DFB芯片结构设计 DFB芯片大小：如图1，芯片大小可以在成人大拇指上形象地看出来。
DFB芯片设计：芯片分为P极和N极，当注入p-n结的电流较低时，只有自发辐射产生，随电流值的增大增益也 增大，达阈值电流时，p-n结产生激光。其注入电流方向和激光发射示意图如下：
DFB激光器
分布式反馈激光器
01 工艺结构
03 应用案例 05 发展
目录
02 应用原理 04 厂商现状
DFB( Distributed Feedback Laser)激光器，即分布式反馈激光器，其不同之处是内置了布拉格光栅 （Bragg Grating），属于侧面发射的半导体激光器。DFB激光器主要以半导体材料为介质，包括锑化镓(GaSb)、 砷化镓（GaAs）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。DFB激光器最大特点是具有非常好的单色性（即光谱纯度）， 它的线宽普遍可以做到1MHz以内，以及具有非常高的边模抑制比（SMSR），可高达40-50dB以上。
感谢观看
示意图
应用原理
一、光纤通讯 通讯是DFB的主要应用，如1310nm，1550nm DFB激光器的应用，这里主要介绍非通讯波段DFB激光器的应用。 二、可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS） a)过程控制 (HCl, O2 …) b)火灾预警 (CO/CO2 ratio) c)成分检测 (moisture in natural gas) d)医疗应用 (blood sugar, breath gas, helicobacter) e)大气测量 (isotope composition of H2O, O2, CO) f)泄漏检查 (Methane) g)安全 (H2S, HF) h)环境测量 (Ozone, Methane)
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--O.OIdB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-+50C储存温度-20-+70C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
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。
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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-1549
1549.3210>+/-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 。
Figure.A 四波长标定图谱
4．调整方法
模块侧面板预留波长与功率调整端，出厂时以调整至最佳工作状态，实际使用中可以进行微调。
操作方法为，
①功率调节：
绿色指示灯相邻的电位器调节旋钮为功率调节旋钮。
顺时针调节电位器光功率减小，逆时针调节电位器功率增加。
②波长调节：
红色指示灯相邻的电位器调节旋钮为波长调节旋钮。
顺时针调节电位器波长向短波方向移动，逆时针调节电位器波长向长波方向移动。
红灯常亮表示波长锁定在
设定工作点，闪烁或灭则波长未锁定或锁定状态不稳定，此时往往会伴随电流跳动或电流过大，应及时检查故障原因。
LSM-DFB-1550
1550.9190>+/-0.213.01>13LSM-DFB-15521552.5220>+/-0.413.02>13
*实际操作中建议配合光谱仪与功率计进行调整，操作前后记录下当前设定的测量值。
5. 外形轮廓
6. 注意事项
5.1激光器为静电敏感器件，操作模块时请务必采取必要的静电保护装置，静电保护装置需良好接地，避免静电损坏器件
5.2本产品需外接直流电源，外接电源需有浪涌保护、瞬态过压与过流保护措施。
5.3激光器长期工作时，需外部提供良好的散热通道，若条件不具备的情况下，需仔细考虑安装方式与散热面的接触面积等因素，尽量为激光器提供一个良好的热工作环境。
5.4本产品为红外高功率辐射产品，使用中切勿目视激光器输出，且操作过程中不要对准裸露皮肤以免造成灼伤！！
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