可調(diào)諧激光器就是一種在指定范圍其波長可以改變的激光源,有些也允許設(shè)置輸出功率,選擇連續(xù)或調(diào)制功率輸出??烧{(diào)諧激光器可以方便準(zhǔn)確控制頻道間隔,具有波長穩(wěn)定性好、功率穩(wěn)定度高、線寬窄等優(yōu)點(diǎn),從而達(dá)到簡化光網(wǎng)絡(luò)、降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本的目的。
可調(diào)諧激光器按結(jié)構(gòu)可分為四類:分布反饋(DFB)激光器、分布布拉格反射鏡(DBR)激光器、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)及外腔激光器(ECL)。到目前為止,這四類可調(diào)諧激光器中還沒有哪一個(gè)成為明顯的Z受歡迎的產(chǎn)品。Z近的市場趨勢表明,不會只有一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)。整個(gè)可調(diào)諧激光器市場Z有趣的一件事就是不同的技術(shù)更適合不同的市場需求。

目前長距離光纖通信市場應(yīng)用的激光器不是DFB就是DBR激光器——所謂的邊發(fā)射激光器,它們的發(fā)射光與基質(zhì)表面平行,使用內(nèi)部光柵改變波長并使用溫度進(jìn)行調(diào)諧。可調(diào)諧激光器芯片的溫度是變化的,這樣可以改變有源材料的折射率,從而改變波長,實(shí)現(xiàn)對波長的調(diào)諧。
DFB激光器比較成熟,其缺點(diǎn)是調(diào)諧范圍有限。由于一個(gè)DFB激光器無法提供足夠?qū)挼目烧{(diào)諧度,可使用4個(gè)或8個(gè)DFB激光器組成一個(gè)陣列,以覆蓋較寬的波長范圍。因此,DFB激光器比其它可調(diào)諧激光器稍大一些。
DBR使用與DFB不同的技術(shù)。在DFB中,有源區(qū)與無源區(qū)是連在一起的;而DBR中,二者是分開的。變化的電流加到無源區(qū)以改變折射率激光器的調(diào)諧頻率。DBR有較寬的調(diào)諧范圍及較快的開關(guān)速率,使其更適合長距離應(yīng)用。
CIR市場研究公司光元件高級分析師說:“在我看來,DBR是目前Z好的技術(shù),盡管它在波長穩(wěn)定性方面還存在一定問題?!鳖A(yù)計(jì)在未來的通信和CATV共纖傳輸?shù)牟ǚ謴?fù)用系統(tǒng)中,DBR將備受青睞,因?yàn)樗哂谐錾膶拵РㄩL可調(diào)特性。
VCSEL發(fā)射的光與基質(zhì)表面垂直。它采用三明治式結(jié)構(gòu),中間為有源區(qū),兩邊為反射晶體。電流加到有源區(qū),發(fā)射光在兩個(gè)晶體之間往返多次的過程中得到放大,Z后相干比極高的激光從頂部激射出。
可調(diào)諧VCSEL特別適合地鐵及地鐵接入市場的需求。可調(diào)諧激光器在地鐵領(lǐng)域起到全新的作用——它使服務(wù)供應(yīng)商提高了網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力。在如何利用可調(diào)諧度方面確實(shí)有所不同:在長距離市場,利用它作為備份和庫存管理;而在地鐵和地鐵接入中,它是為了遠(yuǎn)程服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)重組。
從理論上講,所有的可調(diào)諧激光器都可以用在地鐵領(lǐng)域,但與其它技術(shù)相比,VCSEL的制造過程使其成本較低而更具吸引力。因?yàn)閂CSEL可按晶片標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試,免去了切割或封裝,從而增加了產(chǎn)量,降低了成本。相反,DFB和DBR激光器必須進(jìn)行獨(dú)立測試,這導(dǎo)致成本較高且產(chǎn)量下降。
由于VCSEL的一系列優(yōu)點(diǎn),它具有極其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,包括并行數(shù)據(jù)通信背面板連接、波分復(fù)用及寬帶傳輸傳感光電子技術(shù)等。在美國將應(yīng)用VCSEL陣列組成千兆位以太網(wǎng)的并行大容量光傳輸系統(tǒng)。

ECL不采用溫度變化或電子學(xué)的辦法改變波長,它通過調(diào)節(jié)激光腔腔長改變波長,從而對波長進(jìn)行調(diào)諧。這為各種增益介質(zhì)的應(yīng)用打開了大門。
但ECL封裝略微復(fù)雜一些。ECL增加的復(fù)雜性是:從二極管波導(dǎo)到波長選擇濾波器,再回到二極管波導(dǎo)。這雖增加了一些復(fù)雜性,但卻很可行。實(shí)際上,這與光盤驅(qū)動及存儲行業(yè)中的做法很相似。
波長選擇的靈活性是ECL的一個(gè)主要優(yōu)勢。當(dāng)需要將可調(diào)諧激光器的調(diào)諧范圍擴(kuò)展到L波段或C+L波段時(shí),ECL將比其它技術(shù)更合適。
普林斯頓與IOLON是兩家ECL的佼佼者,它們都使用微電子機(jī)械系統(tǒng)控制波長。
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