【聚焦激光】离散模半导体激光器如何实现单纵模输出？

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图 5.离散模半导体激光器是实现的单纵模输出 

我们把此种工艺加工出的半导体激光器称之为离散模半导体激光器 DM(Discrete mode diodelaser)。

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图 6. a.激光腔镜间衰减系数曲线，b.离散模半导体激光器实现单纵模输出 

将上述三个曲线合在一个图内（如图6），图6a.刻蚀沟槽结构后在不同波长下F-P激光腔镜间衰减系数曲线，多数波长点高衰减系数达到的结果是把图6右F-P半导体激光器的多数纵模成功抑制，而只留下图6b所示单独一个离散的纵模形成不受影响的单纵模输出，且能保持很好的边模抑制比(如图约45dB）。这种制备工艺有一个重大好处是无需再次引入半导体外延生长工艺，在提升产品性能的同时经济性极佳。

由于离散模工艺结构在内部就抑制了边模的增益，带来的另外一个好处是可以做到宽范围波长调谐下无跳模，（如图7和图8）。

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图 7. DMLD 离散模半导体激光器在不同温度下的输出光谱，可见变温条件下仍保持单模输出且边模抑制比好于 40db

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图 8.DMLD 离散模半导体激光器在 15-40 度宽范围调温调谐波长 1543-1545nm

离散模工艺结构还可以抑制反馈回F-P激光腔镜内的激光干扰，带来的好处是允许客户使用规格更低的光隔离器，甚至往往不加光隔离器也可以正常工作。（如图9）可见，和DFB分布反馈式

半导体激光相比，同样用于光纤通信应用，在同等情况下，如果希望达到同等的 BER 1.E-8（即百万分之一的比特误码率），DM离散模半导体激光器可允许高达-20dBm的反馈激光，而DFB分布反馈式半导体激光器只能允许-30dBm的反馈干扰激光强度。

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图 9. DM 离散半导体激光器与 DFB 分布反馈半导体激光器对反馈干扰强度的允许度

DM离散模半导体激光器比较DFB分布反馈半导体激光器的另外一个好处是可提供更窄的输出线宽，（如图10）相对于同等DFB分布反馈半导体激光器 10MHz以上的线宽，DM离散模半导体激光器可提供大致100kHz左右的激光输出线宽。

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图 10. DM 离散半导体激光器与 DFB 分布反馈半导体激光器的线宽更窄 

? 稳定的单纵模输出;

? 可提供更窄的线宽;

? 超宽的工作温度适应范围;

? 在有强光反馈的情况下仍能稳定工作;

? 制造工艺简单可靠，产量高且交期短;

? 容易集成;

? 低价格.

TDLAS（可调谐二极管激光吸收光谱）是利用可调谐的窄线宽半导体激光器线宽窄与可调谐的优点，将激光器的发射峰严格调谐到待测气体的吸收峰上，实现高精度，抗干扰，在线式的气体浓度检测。

Eblana Photonics 离散模半导体激光器特点：

? 窄线宽，稳定的单纵模输出;

? 可达 2nm 以上的无跳模波长调谐;

? 容易集成，产量高，交期短，价格低;

? 宽工作温度适应范围，耐光反馈.

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图11. DM离散半导体激光器典型波长与对应气体吸收峰位

Eblana Photonics离散模半导体激光器在1550nm人眼安全波段可用于激光雷达应用。其激光线宽可窄到100kHz,适合应用于激光多普勒测速应用。另外由于可做宽范围无跳模波长调谐，适合于高端的FMCW调频连续波车载激光雷达应用。需要提及的是离散模半导体激光器输出功率是mW级别，适合于做种子光源；需要在后续附加光纤放大器以达到瓦量级的输出功率。

在光纤通讯应用里面，激光的线宽越窄，可供使用的信道带宽就越宽。Eblana Photonics的离散模半导体激光器制造工艺简单可靠，产量高且交期短，耐受严酷使用环境，非常适合于产业化的超高带宽光纤通信。