端面反射对于取样光栅分布布拉格反射激光器及其集成器件性能的影响
基于机器学习的光纤布拉格光栅传感技术研究
基于机器学习的光纤布拉格光栅传感技术研究光纤布拉格光栅传感技术是利用光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）作为信号传输和反射元件，进行物理量或化学量测量的一种先进技术。
FBG传感器由于具有抗干扰、高灵敏度、低成本、便于集成等优点，被广泛应用于工业自动化、航空航天、海洋等领域。
近年来，随着机器学习技术的发展，基于机器学习的光纤布拉格光栅传感技术也进一步得到了发展和应用。
一、光纤布拉格光栅传感技术的优势光纤布拉格光栅传感技术具有以下几个优势：1. 高灵敏度：FBG传感器具有高灵敏度和高稳定性，能够对细微的物理量或化学量进行测量和监测。
2. 抗干扰：FBG传感器利用光学技术进行测量和反馈，免受电磁干扰影响，具有高抗干扰能力，能够在复杂环境下可靠地工作。
3. 低成本：传统的物理量或化学量测量方法需要昂贵的传感器和设备，而FBG传感器可以通过自制或批量化生产实现低成本生产，降低了生产和应用成本。
4. 便于集成：FBG传感器可以通过光纤技术与其他设备进行集成，实现多个传感器的同时监测和反馈，提高了生产效率和精度。
二、基于机器学习的光纤布拉格光栅传感技术的发展基于机器学习的光纤布拉格光栅传感技术是将机器学习技术应用于光纤布拉格光栅传感技术中，将传感器测得的数据通过算法和模型进行学习和处理，实现对物理量或化学量的精准预测和监测。
近年来，随着机器学习技术的发展和FBG传感器的应用范围的不断拓展，基于机器学习的光纤布拉格光栅传感技术也得到了快速发展和应用。
1. 监测结构健康光纤布拉格光栅传感技术可以用于监测结构健康状况，如桥梁、建筑物、大型机械等。
利用FBG传感器监测结构物的应力、挠度、变形等物理量，并将数据传输到机器学习算法中进行学习和处理，可以实现对结构健康状况的预测和监测。
2. 监测环境污染光纤布拉格光栅传感技术还可以用于监测环境的污染状况，如大气污染、水质污染等。
利用FBG传感器监测环境参数的变化，如气体浓度、水质指标等，并将数据传输到机器学习算法中进行学习和处理，可以实现对环境污染状况的预测和监测。
反射光栅原理
反射光栅原理1反射光栅原理反射光栅（Reflective grating）是一种拥有全矩形反射板和光线发射设备的光学元件，可以实现反射光和分光，广泛应用于各种光学技术和光通信技术。
1.1工作原理反射光栅的形成机理，是将激光发射到反射板上，反射板上布满精密镀亮的反射片片，使得反射板面上分布着微小棱镜，座线型棱镜反射出原先发出光束所有不同传播方向改变被称为反射光栅，精密镀亮的棱镜贴附在反射板上形成反射片分布均匀，因而分拆出固定的反射光束，而小的棱镜的发射角度也和它们的空间排列有关，其可以发射角度变为狭窄和大的棱镜安装准确度也影响光照强度，如果安装有偏差的话将会影响光的反射效果。
1.2实际应用由于它可以实现反射光和分光，所以它广泛应用在各种光学技术和光通信技术中。
它可以应用于照明，工业技术，配置，显示，传感，灯光，复刻，安全扫描，太阳能，无线电，消费类产品，电信，和医疗等领域。
它也可以被用于控制光线的方向，它可以增加光的穿透度，减少光照亮的位置，增强照明质量，提高节能率。
还可以被应用于光学仪器，仪器技术，瞬态调制，光纤通信技术，数据处理技术等。
1.3反射光栅的优缺点反射光栅拥有很好的穿透率，不仅可以由另一侧反射，一旦反射板上布满精密镀亮的反射片片其反射夹角也较大，当物体在反射时可以比较精确地达到要求的效果。
但它的缺点在于，棱镜分散的光改变反射角度时它的调节性差，尤其是微小棱镜时受制于涂层和空间排列。
另外因为空间要求比较高，故安装设计也要耗费更多时间和材料。
2结论反射光栅是一种重要的光技术工具，它可以用来进行光学技术和光通信技术的反射与分光，在光照，工业技术，灯光，复刻，安全扫描，太阳能，节能，无线电，消费类产品，电信，和医疗等多个领域都有广泛的应用，但由于反射片的安装准确度及其空间要求比较高，是其发挥效能的一大障碍。
外腔半导体激光器激射波长温度稳定性的研究
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(完整版)第5讲光纤布拉格光栅(FBG)解读
最大反射率为 R(l, ) tanh2 (l)
反射谱带宽为
Bs
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n 2 n0
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(
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光纤的光敏特性
❖ 掺杂光纤光敏性机理
▪ 掺杂物质与SiO2混合时形成的结构缺陷 ▪ 外界光场作用下通过单光子或双光子吸收
过程使错位键破裂形成色心 ▪ 标准光纤：GeOx ▪ 其它掺杂物质：Erbium（铒）, Europium
▪ 倍频氩离子激光器 ▪ 准分子激光器 ▪ 倍频铜蒸气激光器 ▪ 倍频可调谐染料激光器 ▪ 倍频可调谐OPO ▪ 三倍频YAG激光器 ▪ Alexandrite(紫翠玉)激光器
❖ FBG写入技术分类
▪ 内部写入法 ▪ 双光束干涉法 ▪ 掩模法 ▪ 模板+双光束干涉法 ▪ 逐点写入法 ▪ 其它写入法
FBG写入技术
（铕）, Cerium（铈）
❖ 影响光纤光敏性的因素
▪ 掺杂种类与掺杂浓度 ▪ 预制棒：缩棒后光敏性高于缩棒前 ▪ 拉纤速度影响光纤光敏性 ▪ 光纤光敏性与曝光时所施加的应力有关
❖ 增加光纤光敏性的方法 ▪ 低温载氢处理
• 压力：20—750atm(典型150atm)，温 度：20—75℃，时间：数十小时至数 天
❖ ⅡA（Ⅲ）类光栅
▪ 掺杂浓度较高（eg ＞25mol% GeO2)的光纤内形成 ▪ 较高UV曝光量（ ＞ 500J/cm2)， ▪ 结构重构引起折射率变化 ▪ 折射率变化⊿n＜0 ▪ 温度稳定性较好（500℃） ▪ 可使脉冲或连续激光
❖ Ⅱ类光栅
▪ 极高UV曝光量，瞬间局部温度达上千度 ▪ 物理破坏引起折射率变化 ▪ 折射率变化⊿n可达10-2 ▪ 温度稳定性好（800℃） ▪ 只能使用脉冲激光
光纤光栅
光纤光栅与结构集成工艺原理方法及国内外研究现状概述 概述光纤传感器种类繁多，能以高分辨率测量许多物理参数，与传统的机电类传感器相比具有很多优势，如：本质防爆、抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、体积小、重量轻、灵活方便等，因此其应用范围非常广泛，并且特别适于恶劣环境中的应用。
但是因为裸光纤纤细、质脆、尤其是剪切能力差，直接将光纤光栅作为传感器在工程中遇到了铺设工艺上的难题。
因此，对裸FBG 进行封装，是将FBG 传感器在实际应用中推广的一个重要环节，对于研制满足航空航天领域需要的体积小、质量轻FBG 传感器具有重要意义。
一、光纤光栅工作原理光纤光栅的最基本原理是相位匹配条件：β1、β2是正、反向传输常数，Λ是光纤光栅的周期，在写入光栅的过程中确定下来。
当一束宽谱带光波在光栅中传输时，入射光在相应的频率上被反射回来，其余的不受影响从光栅的另外一端透射出来。
光纤光栅起到了光波选频的作用，反射的条件称为布拉格条件。
由光纤光栅相位匹配条件得到反射中心波长（布拉格波长）表达式：二、光纤光栅的写入2.1 短周期光纤光栅的写制内部写入法(又称驻波法) 将波长488nm 的基模氢离子激光从一个端面祸合到锗掺杂光纤中，经过光纤另一端面反射镜的反射，使光纤中的入射和反射激光相干涉形成驻波。
由于纤芯材料具有光敏性，其折射率发生相应的周期变化，于是形成了与干涉周期一样的立体折射率光栅。
此方法是早期使用的，该方法要求122πββ-=ΛΛ=n B 2λ锗含量很高，芯径很小，并且只能够制作布拉格波长与写入波长相同的光纤光栅，因此目前很少被采用。
全息成删法(又称外侧写入法) 1989年，Meltz等人首次用此方法制作了横向侧面曝光的光纤光栅。
用两束相干紫外光束在掺锗光纤的侧面相干，形成干涉图，利用光纤材料的光敏性形成光纤光栅。
写制设备装置如图2.1所示。
通过改变入射光波长或两相干光束之间的夹角，可以得到不同栅格周期的光纤光栅。
但是要得到高反射率的光栅，则对所用光源及周围环境有较高的要求。
光纤布拉格光栅(FBG)
多功能FBG
研发具有多参量感知能力 的FBG，如同时感知温度 和应变，提高FBG在实际 应用中的多功能性。
耐久性和稳定性
提高FBG的长期稳定性和 耐久性，使其在恶劣环境 下仍能保持可靠的传感性 能。
FBG在物联网领域的应用前景
智能交通
工业自动化
利用FBG传感器监测道路状况、车辆 速度和流量等信息，提高交通管理效 率和安全性。
光纤布拉格光栅(FBG)
contents
目录
• 引言 • FBG的基本原理 • FBG的制造工艺 • FBG的应用案例 • FBG的未来发展与挑战 • 结论
01 引言
FBG的定义与特性
定义
光纤布拉格光栅是一种特殊的光纤结 构，通过在光纤中产生周期性的折射 率变化，实现对特定波长光的反射。
特性
FBG具有窄带反射特性，反射光谱范 围窄、精度高、稳定性好，且易于与 光纤系统集成，适用于长距离、高可 靠性的光信号传输和传感应用。
写入技术
目前最常用的写入技术是 采用紫外激光干涉法，通 过在光纤上产生干涉图案 来形成光栅。
写入速度与精度
提高写入速度和精度是关 键技术难点，这有助于提 高生产效率和降低成本。
FBG的性能参数与测试方法
性能参数
01
光纤布拉格光栅的性能参数包括反射光谱、温度稳定性、机械
稳定性等。
测试方法
02
对光纤布拉格光栅的性能参数进行测试，可以采用光谱分析仪、
优势
FBG具有高灵敏度、高精度、抗电磁干扰等优势，使其在许多领域 中成为理想的选择。
未来发展前景
随着科技的不断发展，FBG的应用前景将更加广阔，其在各个领域 中的价值也将得到更充分的体现。
FBG的未来发展方向与挑战
DFB激光器调研报告(在实际工程中的应用)
分布反馈式半导体激光器在实际工程系统中的应用摘要：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。
(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。
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文章编号：０８．０１８－０１０ＦＣｌ０２００９
端面反射对于取样光栅分布布拉格反射激光器及其集成器件性能的影响・
刘扬１”潘教青１王宝军１边静１安欣１赵玲娟１（１．中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室北京１０００８３）
摘要：本文通过传输矩阵模型，理论计算了不同端面反射的存在对于取样光栅分布布拉格反射镜以及集成ＳＯＡ的取样光栅分布布拉格反射镜反射谱的影响，进而研究了端面反射的存在对于取样光栅分布布拉格反射激光器以及集成ＳＯＡ的取样光栅分布布拉格反射激光器模式的影响，端面反射的存在将会使取样光栅的各级反射峰由一个分裂为两个甚至多个并可能使边峰的强度高过零级峰，这将会严重恶化ＳＧ．ＤＢＲ激光器及其集成ＳＯＡ的激光器的模式特性和调谐特性。理论分析与实际的实验进行了比较，基本吻合。当端面的反射率小于０．Ｏｌ时，端面反射对于ＳＧ．ＤＢＲ激光器的影响可以忽略不计。关键词：可调谐激光器；ＳＧＤＢＲ：单片集成；ＳＯＡ；传输矩阵
中图分类号：ＴＮ２４８．４文献标识码：Ａ
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｆａｃｅｔｓｏｎｔｈｅｓａｍｐｌｅｄｇｒａｔｉｎｇ
ＤＢＲｌａｓｅｒｓｗｉｔｈａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
ｏｐｔｉｃａｌ
ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ
１引言ＬｉｕＹａｎ９１”；ＰａｎＪｉａｏｑｉｎ９１；ＷａｎｇＢａｏｊｕｎｌ：Ｂｉａｎｊｉｎ９１；Ａｎｘｉｎｌ；ＺｈａｏＬｉｎｇｊｕａｎｌ（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＭｈｔｅｆｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ，ＩｎｓｄｔｕｔｅｏｆＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ
ＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅＢｅｉｊｉｎｇ１０００８３）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍａｔｒｉｘｔｈｅｏｒｙｉｓｕｓｅｄｔＯｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｄｇｒａｔｉｎｇｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
ＢｒａｇｇｒｅｆｌｅｃｔｏｒａｎｄｔｈａｔｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｗｉｔｈＳＯＡｗｈｉｃｈｈａｖｅｏｕｔｐｕｔｆａｃｅｔｓ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔ
ｆａｃｅｔｓ０１１ｔｈｅｓａｍｐｌｅｄｇｒａｔｉｎｇＤＢＲｌａｓｅｒｓｗｉｔｈａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｉｎｔｅｓｒａｔｅｄＳＯＡｉｓｉＩＩＶｅ砸ｇａｔｅｄｂｙｔｈｅｃａｌｃｕｄａｆｉｏｎ．ＩｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｍｆｌｅｃｄｏｎｐｃａｋｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｄｇｒａｔｉｎｇｗｉｌｌｓｐｍｔＯｔＷＯＯｒ“∞ｎｌｏｌ－ｅｐｅａｋｓａｎｄｔｈｅｓｕｂ－ｐｅａｋｍａｙ
ｅｘｃｅｅｄｔｈｅｍａｉｎｐｅａｋｂｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｆａｃｅｔｓａｎｄｉｔＣａｌｌｅｘｐｌａｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｙｗｅｌｌ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｆａｃｅｔｓ∞ｎｂｅｉｇｎｏｃｅｄｗｈｅｎｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｆａｃｅｔｓｉＳｌｅ鹞ｔｈａｎ０．０１．
Ｋｅｙｗｏｌｄｓ：Ｔｕｎａｂｌｅ１．ａｌｓｅａ＇；，ＳＧＤＢＲ；ｉｍｅｇｒａｆｉｏｎ；ＳＯＡ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
ｍａｔｒｉｘ
分布布拉格反射（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＢｒａｇｇＲｅｆｌｅｃｔｏｒ，ＤＢＲ）激光器在目前长距离、大容量光纤通信中常用作备用光源，具有窄线宽、动态单模工作、波长可调谐的特性，它还是未来宽带光网络光波分复用和光包交换系统中的关键器件之一Ｉｌ】。为了满足其在未来全光网络架构中的应用，有许多种方案用来提高分布布拉格反射激光器的调谐范围，而其中取样光栅分布布拉格反射（ＳａｍｐｌｅｄＧｒａｔｉｎｇ
ＤＢＲ，
ＳＧ－ＤＢＲ）激光器【２】因其制作工艺简单，而备受
’基金项目：国家自然科学基金（资助号９０４０１０２５。６０７３６０３６，６０７０６００９，６０７７７０２１）、国家９７３（资助号－２００６ＣＢ６０４９０１。２００６ＣＢ６０４９０２）和国家８６３（资助号：２００６ＡＡ０１２２５６。２００７ＡＡ０３２４１９，２００７ＡＡ０３２４１７）・‘Ｅ—糖ｊｌｌ
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．．２８４．－文章编号：０８．０１８－０１ＯＦＣｌ０２００９
人们关注。而在以上的诸多应用中，ＳＧ—ＤＢＲ
激光器通常为了满足系统的需要，同其他的许多器件进行单片集成，例如半导体光放大器（ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＯｐｔｉｃａｌＡｍｐｌｉｆｉｅｒ，ＳＯＡ）等。理想的ＳＧ—ＤＢＲ激光器通过分ＳＧ．ＤＢＲ来进行选模，而实际的器件存在解理面端面反射，而解理面端面反射通常会使激光器及其相关的集成器件的性能恶化。凶此，研究端面反射对于ＳＧ．ＤＢＲ激光器及其集成器件的模式性能影响，对于研究ＳＧ—ＤＢＲ激光器及其集成器件具有重要意义。本篇文章通过传输矩阵模型【３】，理论计算了不同端面反射的存在对于ＳＧ—ＤＢＲ以及集成ＳＯＡ的ＳＧ．ＤＢＲ反射谱的影响，进而研究了端面反射的存在对于ＳＧ—ＤＢＲ激光器以及集成ＳＯＡ的ＳＧ．ＤＢＲ激光器模式的影响，并与实际测得的典型的光谱进行了比较。２理论模型及模拟计算由传输矩阵理论可以得到普通光栅的传输矩阵‘３１：Ｉ＝Ｉ警：黼吵舢＝等哳属＝和其中人为折射率变化周期长度，ｒ为折射率变化界面电场反射率，厂ａｌｅＡ＿／２，ｒ为光栅耦合系数；ｔ为透射系数，ｔ２＝１－ｄ：６为传播系数差；ｎｅｆｆ为光栅的有效折射率；ｋ为布拉格波长，ｈ＝２ｒＩｅｆｆ＿Ａ；ａ为光栅区的吸收系数，ｍ为光栅的周期数，ｍ＝Ｌｇ／Ａ，Ｌ。为光栅长度。同样，运用传输矩阵理论可以得到取样光栅的传输矩阵ｐＪ。这样运用传输矩阵理论可以计算得到各种情况下取样光栅的反射谱，结果如图２所示。（计算中所使用参数ｒ＝２００ｃｍ～，ａ＝８ｃｍ～，Ｌｇ＝６ｐｒｎ，Ｌｓｇ＝７３９ｍ，Ｎ＝６，ｒｌｅｎ＝３．２４２，ｈ＝１５３５ｎｍ，ＬＳＯＡ＝１５０ｐｍ）３数据分析与实验比较图２．ａ为经计算得出的带有端面反射的取样光栅反射谱，从图２．ａ中可以看到由于端面反射的影响，原本单一的反射峰包络劈裂为两．２８５．个反射峰。反映到取样光栅分布布拉格反射激光器的出光光谱上，在原本的取样光栅梳状反射谱的反射峰峰值波长附近，将会出现另一个间距很近的激射波长，如图３所示，图３．ａ．和３．ｂ分别为取样光栅端面镀增透膜和增反膜后，激光器激射波长同取样光栅区注入电流的关系图。图３．ａ中随着注入电流的增大可以看到清晰的由点组成的波长逐渐减小的点线，每一条点线代表着一个取样光栅反射谱峰值波长随着注入电流的变化。而在图３．ｂ中，可以清楚的看到，在波长１５６０ｎｍ和１５５０ｎｍ附近的曲线变得混乱，这是由端面反射所引起的反射峰劈裂所造成。从图２．ａ中还可以看到当端面反射率较大时，反射谱正负一级峰的反射率将会超过零级峰的反射率，并且正负一级峰处有两个略有差别的峰值，这样在原本只有零级峰处激射的地方将会出现在正负一级峰处ｌＪ时激射的情况。这样便会影响激光器的单模性能，甚至出现在激光器的调谐范围内在某一级反射谱峰值附近出现波长缺失的情况。典型的出光光谱图如图４．ａ所示。
８ｔ．ｇｌｒｒ（ｂ１）圈２．模拟得出的光栅反射谱（・为带有端面反射的取样光栅：ｂ为带有端面反射的集成了ＳＯＡ的取样光栅）Ｆｌｉｇ２．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｍａｇｎｉｔｕｄｅ
ｍｉｒｒｏｒｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（ａ．ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅＳＧＤＢＲｍｉｒｒｏｒ耐ｔｈｏｕｔｐｕｔｆａｃｅｔ；ｂ．ｒｅｓｕｌｔｓｏｆＳＧＤＢＲｍｉｒｒｏｒｗｉｍ
ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄＳＯＡａｎｄａｎｏｕｔｐｕｔｆａｃｅｔ、
爹文章编号：０８．０１８－０１ＯＦＣｌ０２００９
对于集成了ＳＯＡ的ＳＧ．ＤＢＲ激光器，从图２．ｂ中可以看到在端面反射率较高的情况下，改变ＳＯＡ的增益系数将会改变等效光栅的反射率，ＳＯＡ注入电流的改变将会引起激光器阈值电流的改变。不仅如此，从图２．ｂ中还可以看到，若存在较大的端面反射，集成了ＳＯＡ的取样光栅反射谱的每一级反射峰都会分裂为多个反射峰，，这样将严重影响激光器的调谐性能，甚至不能实现单模激射。典型的出光光谱图如图４．ｂ所示。经计算，当端面的反射率小于Ｏ．０ｌ时，端面反射对于ＳＧ．ＤＢＲ激光器的影响可以忽略不计。
４．结论综上所述，通过传输矩阵模型，理论计算了不同端面反射的存在对于ＳＧ．ＤＢＲ以及集成ＳｏＡ的ＳＧ．ＤＢＲ反射谱的影响，根据理论计算模拟的结果，并同实际测量数据相比较，基本一致。由此得出结论：端面反射的存在将会严重恶化ＳＧ－ＤＢＲ激光器及其集成ＳＯＡ的激光器的模式特性和调谐特性。尽量减小ＳＧ．ＤＢＲ激光器端面反射率是提高其性能的关键。
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Ｃｕｒｒｅｎｔ（ｍＡ）（ｂ）田３激光器波长同取样光栅注入电流的关系图（Ｌ端‘面镀增透膜：ｂ．端面镀增反膜）№．３Ｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｖａｒｉｅｄ丽ｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｉｎｊｅｃｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｄｇｒａ廿ｎｇ（ｏｕｔｐｕｔｆａｃｅｔ．２８６．ｗｉｔｈ钆ＨＲｃｏａｔｂ．ＡＲｃｏａｔ）１５１０１５２０ｌｆｋ３０１６４０１６６０Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ（ｎｍ）（ａ）１５００１５１０１Ｓ２０ｌ＆３ｌＯ１６４０１５５０１５∞Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ（ｎｍ）（ｂ）图４实验中在存在端面反射情况下ＳＧＤＢＲ激光器的典型出光光谱图Ｆｉｇ．４ＴｈｅｏｕｔｐｕｔｓｐｅｃｔｒｍｎｏｆｔｈｅＳＧＤＢＲｌａｓｅｒ稍ｔｈｏｕｔｐｕｔｆａｃｅｔｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ参考文献【ｌ】雕ｋＪ．Ｓｋｏｇｅｎ，ＪｏｕａｔｈｏｎＳ．Ｂａｒｔｏｎ，ＳｔｅｖｅｎＰ．ＤｅｎＢａａｒｓ，ｅｔａＬＴｕｎａｂｌｅＳａｍｐｌｅｄ—ＧｒａｔｉｎｇＤＢＲｌａｓｅｒｓＵｓｉｎｇＱｕａｎｔｕｍ－ＷｅｌｌＩｎｔｅｒｍｉｘｉｎｇ［Ｊ］．１ｌ￡ＥＥＰＨＯＴｏＮｌｃｓｚｊ吱强删Ｉ）＿厶ＤＧｒＬＥＴＴＥＲＳ，２００２．１４：１２４３一１２４５【２】ＶｉｊａｙｓｅｋｈａｒＪａｙａｒａｍａｎ，Ｚｕｏｎ－ＭｉｎＣｈｕａｎｇ，ａｎｄＬａｒｒｙＡ．Ｃｏｌｄｒｅｎ，Ｔｈｅｏｒｙ，Ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＥｘｔｅｎｄｅｄＴｕｎｉｎｇＲａｎｇｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒｓ耐ｔｈＳａｍｐｌｅｄＧｒａｔｉｎｇｓ［Ｊ］．１ＥＥＥＪＯＵＲＮＡＬｏＦＱＵＡｍｗＭＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，１９９３．２９：１８２４．１８３４【３ＪＬ－Ａ．Ｃｏｌ＆ｅｎａｎｄＳ．Ｗ．Ｃｏｒｚｉｎｅ，ＤｉｏｄｅＬａｓｅｒｓａｎｄＰｈｏｔｏｎｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ