1. Nguyên tắc cơ bản của aDiode laser DFB
a) Cơ chế Phản hồi phân tán (DFB)
Kết cấu:Diode laser DFB có tích hợpNhiễu xạđược khắc hoặc hình thành bên trong lớp hoạt động của chất bán dẫn hoặc vùng ống dẫn sóng liền kề .
Chức năng:Lưới này cung cấpPhản hồi quang học chọn lọc bước sóng, củng cố lasing ở một bước sóng chế độ theo chiều dọc rất hẹp .
Kết quả:Điều này ngăn chặn các chế độ cạnh tranh khác, tạo ra một sự ổn định cao,Đầu ra laser tần số đơn.
b) Ưu điểm của laser DFB
Hoạt động đơn chế độ vớiĐộ rộng đường hẹp(tiêu biểu<1 MHz)
Xuất sắcSự ổn định bước sóngvới nhiệt độ và dòng điện ổ đĩa
Giảmchế độ nhảyso với laser fabry-perot
2. Cấu trúc bên trong
| Lớp/một phần | Chức năng |
|---|---|
| Vùng hoạt động | Nơi tái tổ hợp lỗ electron tạo ra các photon |
| Lớp cách tử (cách tử phản hồi phân tán) | Chọn bước sóng lasing bằng phản xạ Bragg |
| Lớp phủ | Giới hạn ánh sáng trong khu vực hoạt động |
| Liên hệ | Tiếp xúc điện để tiêm hiện tại |
3. Tổng quan về gói bướm
CácGói bướmlà một vỏ bọc mạnh mẽ, kín đáo được thiết kế cho độ tin cậy và dễ tích hợp . Các tính năng điển hình bao gồm:
| Thành phần | Sự miêu tả |
|---|---|
| SEAL Hermetic | Bảo vệ diode laser khỏi độ ẩm và chất gây ô nhiễm |
| Bộ làm mát nhiệt điện (TEC) | Duy trì diode laser ở nhiệt độ ổn định để ngăn chặn bước sóng trôi dạt |
| Nhiệt kế | Cảm biến nhiệt độ để phản hồi để kiểm soát TEC |
| Giám sát Photodiode (PD) | Phát hiện một phần ánh sáng phát ra để giám sát điện và kiểm soát phản hồi |
| Sợi heo sợi | Sợi đơn chế độ được gắn sẵn cho kết nối quang trực tiếp |
| Ghim điện | Thông thường, 14 chân cho nguồn, điều khiển TEC, giám sát PD và điều chế tín hiệu |
4. Tham số hiệu suất
| Tham số | Các giá trị / mô tả điển hình |
|---|---|
| Phạm vi bước sóng | Thông thường 1310nm (O-band), 1490-1625 nm (băng tần C- và L) |
| Công suất đầu ra | Thông thường 0 đến +10 DBM Power |
| Độ rộng | ~ 100 kHz đến 1 MHz (đường truyền hẹp) |
| Ngưỡng hiện tại | ~ 10 đến 40 Ma |
| Hiện tại hoạt động | 30 đến 100 mA (tùy thuộc vào đầu ra mong muốn) |
| Phạm vi nhiệt độ | -5 độ đến +75 độ (với TEC để điều khiển bước sóng chặt) |
| Băng thông điều chế | Lên đến hàng chục GHz để điều chế trực tiếp |
| Phân cực | Thông thường tuyến tính, được căn chỉnh với trục phân cực sợi |
5. Nguyên tắc làm việc
Khi sai lệch về phía trước, các electron và lỗ hổng tái tổ hợp trongVùng hoạt động, sản xuất photon .
Nội bộGrating phản ánhÁnh sáng ở bước sóng Bragg, cung cấp phản hồi cho việc tạo ra ở tần số đơn ổn định .
CácBộ làm mát nhiệt điệnVàNhiệt kếDuy trì nhiệt độ không đổi để ổn định bước sóng .
CácGiám sát photodiodePhát hiện công suất đầu ra để điều khiển phản hồi để duy trì đầu ra laser không đổi .
Cácsợi heo sợikết hợp hiệu quả ánh sáng laser thành sợi đơn chế độ, giảm thiểu tổn thất .
6. Ứng dụng
| Ứng dụng | Giải thích |
|---|---|
| Viễn thông | Thành phần cốt lõi trong các hệ thống DWDM yêu cầu điều khiển bước sóng chính xác |
| Dữ liệu | Truyền dữ liệu tốc độ cao qua sợi |
| Cảm biến & thiết bị | Các phép đo chính xác bằng cách sử dụng các nguồn laser kết hợp |
| Kiểm tra & đo lường | Độ rộng đường dây hẹp cần thiết cho các thiết lập giao thoa kế |
| Hệ thống Lidar | Các nguồn ánh sáng ổn định, đơn tần số để đo khoảng cách và ánh xạ |
7. Ưu điểm so với các loại laser khác
| Loại laser | Ưu điểm của diode laser bướm DFB |
|---|---|
| Laser Fabry-Perot | Độ rộng đường dây hẹp, hoạt động đơn chế độ, độ ổn định bước sóng tốt hơn |
| VCSEL (laser phát ra bề mặt khoang dọc) | Công suất đầu ra cao hơn, khớp nối tốt hơn với sợi, lựa chọn bước sóng rộng hơn |
| Laser khoang bên ngoài | Nhỏ gọn hơn, TEC tích hợp cho sự ổn định, bao bì chắc chắn |
8. Lời khuyên tích hợp
Sử dụng aBộ điều khiển nhiệt độ chất lượng caocho TEC để duy trì độ ổn định bước sóng .
CácGiám sát tín hiệu photodiodeNên được sử dụng trong các vòng phản hồi cho nguồn quang học nhất quán .
Đảm bảokhớp nối sợi thích hợpvới mất chèn thấp .
Thiết kế các mạch điều khiển hỗ trợĐiều chế trực tiếpĐể truyền dữ liệu tốc độ cao .