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光纤通信技术 * 图4.4.4 波长可调谐耦合腔半导体构 DFB和DBR的多腔设计，可解决激光器的稳定性和调谐性不能同时兼顾的矛盾； 注入布拉格腔的电流改变感应载流子的折射率n，从而改变布拉格波长（ ）。激光器的波长可在5~7 nm范围内连续可调。 光纤通信技术 * 图4.4.5 商用波长可调LD和调制器 集成了波长可调激光器、放大器和调制器的PIC 光纤通信技术 * 3. 增益耦合光栅型MQ-DFB波长可调 阵列半导体激光器 另外一种控制波长的激光器是增益耦合光栅型MQ-DFB激光器阵列，其基本结构如图4.4.6a所示。 通过控制激光器的波导脊宽改变波长，具有16个波长，并可以通过控制脊宽单独精细调谐。 光纤通信技术 * 图4.4.6a 波长可调半导体激光器 通过控制激光器的波导脊宽W改变波长 光纤通信技术 * 图4.4.5b 波长可调半导体激光器 发光波长和波导脊宽的关系。 不同的激光器具有不同的波导脊宽，因而也具有不同的发光波长。 光纤通信技术 * 阵列半导体光放大器（SOA）集成光栅腔体激光器，其发射波长可以精确设置在指定位置，该光栅腔体激光器阵列的波长安排好像是一把表示波长的梳子。借助激活该器件的不同SOA，不同波长梳的任一波长均可发射，其波长间距也可以精确地预先确定 。 4.4.2 衍射光栅波长可调激光器 光纤通信技术 * 图4.4.7 阵列SOA集成光栅腔体波长可调激光器 a）阵列SOA集成光栅腔体LD原理图； b）一个SOA的典型发射光谱； c）波长和有源条位置的关系 阵列半导体光放大器(SOA)集成光栅腔体激光器 其发射波长可以精确设置在指定位置 光纤通信技术 * 图4.4.7a 阵列SOA集成光栅腔体波长可调激光器 有源条的外部界面和光栅共同构成了谐振腔的反射边界。右边的光栅由凹面反射界面组成，以便聚焦衍射返回的光到有源条的内部端面上。这些条是直接位于波导芯上部的InGaAs/InGaAsP多量子阱（MQW）有源区。 右边的平板衍射光栅和左边双异质结有源波导条（SOA）之间构成了该激光器的主体。 光纤通信技术 * 图4.4.7b 阵列SOA集成光栅腔体波长可调激光器 一个SOA的典型发射光谱 光纤通信技术 * 波长和有源条位置的关系 图4.4.7c 阵列SOA集成光栅腔体波长可调激光器 光纤通信技术 * 阵列SOA光栅腔体波长可调激光器波长与路径差有关（即与SOA位置有关） 光纤通信技术 * 4.5 其他激光器 4.5.1 垂直腔表面发射激光器 4.5.2 光纤激光器 光纤通信技术 * 图4.2.6 激光器是一个法布里-玻罗（F-P）光学谐振腔 光纤通信技术 * 半导体激光器的增益频谱 g(?) 相当宽（约10 THz），在 F-P 谐振腔内同时存在着许多纵模，但只有接近增益峰的纵模变成主模。 在理想条件下，其它纵模不应该达到阈值，因为它们的增益总是比主模小。实际上，增益差相当小，主模两边相邻的一、二个模与主模一起携带着激光器的大部分功率。这种激光器就称作多模半导体激光器。 图4.2.7 激光器增益谱和损耗曲线阈值增益为两曲线相交时的增益值 光纤通信技术 * 图4.2.8 激光器起振阈值条件的简化描述 光纤通信技术 * 4.2.3 激光器起振的相位条件  -----使谐振腔内的前向和后向光波发生干涉 在4.2.2节中，我们讨论了在半导体激光器里，由两个起反射镜作用的晶体解理面构成的法布里-珀罗谐振腔，它把光束闭锁在腔体内，使之来回反馈。 当受激发射使腔体得到的放大增益等于腔体损耗时，就保持振荡，形成等相面和反射镜平行的驻波，然后穿透反射镜得到激光输出，如图4.2.6所示。此时的增益就是激光器的阈值增益，达到该增益所要求的注入电流称为阈值电流。 满足阈值注入电流的所有光波并不能全部都能在F-P谐振腔内存在，只有那些特定腔模波长的光才能维持振荡。 光纤通信技术 * 谐振腔长度 L 比波长大很多——多纵模 ( 多频 ) 激光器 光纤通信技术 * 例4.2.2 激光器光腔越长，模式越多 光纤通信技术 * 小 结---光在谐振腔里建立稳定振荡的条件 在半导体激光器里，由两个起反射镜作用的晶体解理面构成的法布里?珀罗谐振腔，它把光束闭锁在腔体内，使之来回反馈。 当受激发射使腔体得到的放大增益等于腔体损耗时（阈值条件），并且谐振腔内的前向和后向光波发生相干时（相干条件），就保持振荡，形成等相面和腔体端面平行的