dfb激光器的工作原理是什么
1.增益介质的光放大
DFB激光器的有源区是由半导体材料制成的增益介质。当外部向电极注入电流时,有源区中的电子会被激发到高能级,随后这些高能级电子会自发跃迁回低能级,并释放出光子,这个过程称为自发辐射。自发辐射产生的光子会在有源区中传播,当它们与其他处于高能级的电子碰撞时,会诱导这些电子同步跃迁并释放出相位、频率、方向完全一致的光子,这个过程就是受激辐射。受激辐射会让光子数量呈指数级增长,实现光的放大。
2.布拉格光栅的波长选择
在有源区附近的波导层中,制作了具有周期性折射率变化的布拉格光栅,光栅的周期是预先设计好的。当放大后的光在光栅中传播时,只有满足布拉格条件的特定波长光,才会被光栅强烈反射,形成反馈。不满足该条件的其他波长光,会直接穿透光栅而无法形成有效反馈,因此无法在腔内持续振荡。

3.分布式反馈的谐振振荡
与 FP 激光器依赖端面反射镜的 “集中式反馈” 不同,DFB 激光器的反馈是由整个光栅区域提供的,属于分布式反馈。满足布拉格条件的光,会在光栅的作用下不断被反射,在有源区和光栅构成的谐振腔内往返传播,每一次往返都会通过受激辐射实现一次光放大。当光放大的增益,足以抵消腔内的各种损耗时,就会形成稳定的激光振荡。
4.单纵模输出的优化
普通的均匀布拉格光栅存在 “模式分裂” 问题,可能会出现两个波长相近的纵模振荡,影响单模特性。为了解决这个问题,会在光栅的中间位置引入λ/4 相移,使光栅的反射谱出现一个单一的、尖锐的峰值,从而彻底抑制多余的纵模,确保激光器输出单一纵模的激光。此外,部分 DFB 激光器还会在端面镀抗反射膜,进一步消除端面反射带来的额外纵模干扰,提升单模稳定性。