分布式反馈激光器
分布反馈布拉格半导体激光器(DFB-LD)
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7.4 激光切割
二、激光切割分类及其机理
※ 汽化切割:工件在激光作用下快速加热至沸点，部分材料化作蒸汽逸去，部分 材料为喷出物从切割缝底部吹走。这种切割机制所需激光功率密度一般为108Ｗ /cm2左右，是无熔化材料的切割方式 ※ 熔化切割: 激光将工件加热至熔化状态，与光束同轴的氩、氦、氮等辅助气流 将熔化材料从切缝中吹掉。熔化切割所需的激光功率密度一般为107Ｗ/cm2左右 ※ 氧助熔化切割: 金属被激光迅速加热至燃点以上，与氧发生剧烈的氧化反应 （即燃烧），放出大量的热，又加热下一层金属，金属被继续氧化，并借助气体 压力将氧化物从切缝中吹掉。
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。
和损伤，于是又提出了图9-2所示的DFB-LD结构
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9.1.1 半导体激光器
2. 作为通信光源的半导体激光器 (3)分布布拉格反射半导体激光器 考虑到布拉格光栅反射性好的特点，将光栅置于激光器谐振腔的两侧或一侧， 增益区没有光栅，光栅只相当于一个反射率随波长变化的反射镜，这样就构成 了 DBR-LD 。其中，三电极 DBR-LD 是最典型的基于 DBR-LD 的单模波长可调谐半导 体激光器，其原理性结构如图9-3。
图9-5 光纤激光器原理示意图
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。
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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)
分布反馈式半导体激光器
半导体激光器及其应用调研报告课程题目分布反馈式半导体激光器在实际工程系统中的应用学院光电技术学院班级电科一班姓名李俊锋学号 **********任课教师张翔2013年 5 月 15 日分布反馈式半导体激光器在实际工程系统中的应用李俊锋2010031029摘要：DFB (Distributed Feed Back) DFB型光发射机，分布反馈（激光器）半导体激光器因其波长的扩展、高功率激光阵列的出现以及可兼容的激光导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展、半导体激光器体积小、重量轻、成本低、波长可选择，其应用范围遍及的领域越来越宽广，其的出现带来了巨大的变化，使科技更发达，人们生活更加丰富多彩，应用范围遍及医学、科技、航天交通，通信等各个领域。
自从1962 年世界上第一台半导体激光器(Diode Laser)发明问世以来, 由于其体积小、重量轻、易于调制、效率高以及价格低廉等优点, 被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一. 四十几年来半导体激光器逐步应用在激光唱机、光存储器、激光打印机、条形码解读器、光纤电信以及激光光谱学中, 不断扩大应用范围, 进入了一些其它类型激光器难以进入的新的应用领域。
关键字: DFB、工作波长、边模抑制比、阈值电流、输出光功率一、分布反馈式半导体激光器简介1、分布反馈式半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件.其工作原理是,通过一定的激励方式,在半导体物质的能带之间,或者半导体物质的能带与杂质能级之间,实现非平衡载流子的粒子数反转,当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用.半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式,光泵式和高能电子束激励式.电注入式半导体激光器,一般是由GaAS,InAS,Insb等材料制成的半导体面结型二极管,沿正向偏压注入电流进行激励,在结平面区域产生受激发射.光泵式半导体激光器,一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质,以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器,一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质,通过由外部注入高能电子束进行激励.在半导体激光器件中,目前性能较好,应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。
dbr激光器波长
dbr激光器波长
摘要：
1.DBR 激光器的概述
2.DBR 激光器的波长
3.DBR 激光器波长的应用领域
4.DBR 激光器波长的发展前景
正文：
一、DBR 激光器的概述
DBR（分布式反馈）激光器是一种具有广泛应用的光源，其工作原理是利用半导体材料产生光波，并通过外部的光学反馈结构使光波在激光器内部形成稳定的振荡。
与传统的激光器相比，DBR 激光器具有输出光波稳定、结构简单、调制速度快等优点，使其在光通信、光存储、光计算等领域具有重要应用价值。
二、DBR 激光器的波长
DBR 激光器的波长是指激光器产生的光波的波长。
DBR 激光器的波长通常取决于半导体材料的性质和激光器的结构参数。
不同的波长对应不同的光速和光能量，因此，DBR 激光器的波长对于其在光通信、光存储等领域的应用至关重要。
三、DBR 激光器波长的应用领域
DBR 激光器波长的应用领域广泛，包括但不限于以下几个方面：
1.光通信：DBR 激光器可以作为光通信系统的光源，用于光纤通信、光无
线通信等。
不同的波长可以实现不同速率的光通信，满足不同场景的需求。
2.光存储：DBR 激光器可以用于光盘的读写，其波长会影响光盘的存储容量和数据读写速度。
3.光计算：DBR 激光器可以用于光计算系统，例如光神经网络、光逻辑门等，其波长会影响光计算系统的性能和运算速度。
4.光探测：DBR 激光器产生的光波可以用于光探测，例如在光纤传感、激光雷达等领域。
波长的选择会影响探测的灵敏度和分辨率。
四、DBR 激光器波长的发展前景
随着科技的进步，DBR 激光器波长的研究不断深入，其应用领域也在不断拓展。
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
(完整版)分布式反馈激光器
DFB分布式反馈激光器091041A 谢伟超DFB( Distributed Feedback Laser)，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激光器将布拉格光栅集成到激光器内部的有源层中（也就是增益介质中），在谐振腔内即形成选模结构，可以实现完全单模工作。
目前，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摸抑制比（SMSR），目前可高达40-50dB以上。
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，这类激光器统称动态单模半导体激光器。
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，靠光栅的反馈来实现纵模选择。
这种结构还能够在更宽的工作温度和工作电流范围内抑制模式跳变，实现动态单模。
分布反馈半导体激光器（DFB－LD）,在DFB－LD中，光栅分布在整个谐振腔中，所以称为分布反馈。
因为采用了内部布拉格光栅选择波长，所以DFB－LD的谐振腔损耗有明显的波长依存性，这一点决定了它在单色性和稳定性方面优于一般的F－P腔激光器。
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。
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）。
DFB－LD的光栅是完全均匀对称的，使得其发光出现了两个主模同时振荡的现象。
分布式反馈激光器-2023标准
分布式反馈激光器1范围本文件规定了分布式反馈激光器的技术要求、测试检验、标志、包装、运输、贮存等方面的内容。
本文件适用于分布式反馈激光器的制造和运行管理过程。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB10320激光设备和设施的电气安全GB/T191包装储运图示标志GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验A：低温GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验B：高温GB/T2423.3电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Cb：恒定湿热试验GB/T2423.5电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Ea和导则：冲击GB/T2423.6电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Eb和导则：碰撞GB/T2423.10电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）GB/T2423.21电工电子产品环境试验第2部分试验方法试验M：低气压GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划GB/T6388运输包装收发货标志GB/T7247.1激光产品的安全第1部分：设备分类、要求和用户指南GB/T15175固体激光器主要参数测量方法GB/T15313激光术语GB/T15490固体激光器总规范GB/T31358半导体激光器总规范3术语和定义GB/T15313界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1分布式反馈激光器Distributed feedback laser利用光波导折射率的周期变化，在激光器有源波导区界面附近制作周期光栅来提供反馈的激光器。
4技术要求4.1机械性能分布式反馈激光器的机械性能应符合以下规定：a)激光器整体结构应牢固、机械性能可靠；b)激光器活动窗盖的启、闭应松紧适宜、可靠；c)激光器螺纹连接部应完整无损、连接可靠，起子槽、扳手孔和固定销不应起毛和损伤；d)激光器紧固件与紧固件部分的支承面应紧密接触，不得有松动和错位，密封于固定部件间隙间的密封胶或密封圈应完好无损；e)详细规范的其他要求。
光通信用分布式反馈激光器(DFB-LD)模块
2.5Gbit/s光通信用分布式反馈激光器(DFB-LD)模块
这个产品是为2.5Gbps长距离大容量光通信系统用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光源而开发出来的1550nm波长的分布式反馈激光二极管(DFB-LD)模块。这个产品的特征是：小尺寸，宽带宽，内藏热电冷却器，蝶型封装，误码率小于10-12等等。
产品型号: FLD5F6CX
特长
高光输出功率Pf=2mW
窄谱宽(-20dB)Δλ≤0.5nm (2.5Gbit/s，消光比ER=10dB)
宽带宽截止频率fc≥4GHz (at -3dB带宽)
CX：内藏光隔离器，热电冷却器，和热敏电阻器
设计符合国际标准Telcordia的可靠性要求
14-pin蝶型封装(CX)
主要光电特性：
产品型号
峰值波长
λP
光输出功率Pf(min)
阈值电流
Ith(typ.)
斜度
效率
Sr (dB)
(typ.)
上升/下降时间tr/tf(typ.)
FLD5F6CX
1550nm
2.0mW
11mA
40µW/mA
0.1ns
FLD5F6CX
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DFB分布式反馈激光器
091041A 谢伟超
DFB( Distributed Feedback Laser)，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激光器将布拉格光栅集成到激光器内部的有源层中（也就是增益介质中），在谐振腔内即形成选模结构，可以实现完全单模工作。
目前，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摸抑制比（SMSR），目前可高达40-50dB以上。
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，这类激光器统称动态单模半导体激光器。
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，靠光栅的反馈来实现纵模选择。
这种结构还能够在更宽的工作温度和工作电流范围内抑制模式跳变，实现动态单模。
分布反馈半导体激光器（DFB－LD）,在DFB－LD中，光栅分布在整个谐振腔中，所以称为分布反馈。
因为采用了内部布拉格光栅选择波长，所以DFB－LD
的谐振腔损耗有明显的波长依存性，这一点决定了它在单色性和稳定性方面优于一般的F－P腔激光器。
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。
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）。
DFB－LD的光栅是完全均匀对称的，使得其发光出现了两个主模同时振荡的现象。
为了将辐射功率集中在同一主模上，同时使各振荡模式的阈值增益差增大，可以采用如下方法：
（1）在光栅中引进一个2/4相移；
（2）将解理面之一做成斜面或增透，造成非对称的端面反射率；
（3）在有源区中靠近腔面的一小段区域上，没有布拉格光栅，形成无分布反馈的透明区；
（4）对光栅周期进行适当啁啾。
引进2/4相移和不对称端面反射率两种方法较可行且有效。
虽然1/4相移方法在工艺上有一定难度，但是能获得性能很好的动态单纵模。
DFB激光器的特点
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。
（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。
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 激光器需要复杂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激光器的发展方向是，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，比如达到100nm谐调范围，以及更窄的光谱线宽。