可調激光器技術

可調諧激光器從實現技術上看主要分為:電流控制技術、溫度控制技術和機械控制技術等類型。

其中電控技術是通過改變注入電流實現波長的調諧，具有ns級調諧速度，較寬的調諧帶寬，但輸出功率較小，基于電控技術的主要有SG-DBR(采樣光柵DBR)和GCSR(輔助光柵定向耦合背向取樣反射)激光器。溫控技術是通過改變激光器有源區(qū)折射率，從而改變激光器輸出波長的。該技術簡單，但速度慢，可調帶寬窄，只有幾個nm?；跍乜丶夹g的主要有DFB(分布反饋)和DBR(分布布喇格反射)激光器。機械控制主要是基于MEMS(微機電系統(tǒng))技術完成波長的選擇，具有較大的可調帶寬、較高的輸出功率。基于機械控制技術的主要有DFB(分布反饋)、ECL(外腔激光器)和VCSEL(垂直腔表面發(fā)射激光器)等結構。下面從這幾個方面可調諧激光器的原理進行說明。

基于電流控制技術

基于電流控制技術的一般原理是通過改變可調諧激光器內不同位置的光纖光柵和相位控制部分的電流，從而使光纖光柵的相對折射率會發(fā)生變化，產生不同的光譜，通過不同區(qū)域光纖光柵產生的不同光譜的疊加進行特定波長的選擇，從而產生需要的特定波長的激光。

一種基于電流控制技術的可調諧激光器采用SGDBR(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector)結構。

該類型的激光器主要分為半導體放大區(qū)、前布喇格光柵區(qū)、激活區(qū)、相位調整區(qū)和后布拉格光柵區(qū)。其中前布喇格光柵區(qū)、相位調整區(qū)和后布喇格光柵區(qū)分別通過不同的電流來改變該區(qū)域的分子分布結構，從而改變布喇格光柵的周期特性。

對于在激活區(qū)(Active)產生的光譜，分別在前布喇格光柵區(qū)和后布喇格光柵區(qū)形成頻率分布有較小差異的光譜。對于需要的特定波長的激光，可調諧激光器分別對前布喇格光柵和后布喇格光柵施加不同電流，使得在這兩個區(qū)域產生只有此特定波長重疊其他波長不重疊的光譜，從而使需要的特定波長能夠輸出。同時該種激光器還包含半導體放大器區(qū)，使輸出的特定波長的激光光功率達到100mW或者20mW。

基于機械控制技術

基于機械控制技術一般采用MEMS來實現。一種基于機械控制技術的可調諧激光器采用MEMs-DFB結構。

可調諧激光器主要包括DFB激光器陣列、可傾斜的MEMs鏡片和其他控制與輔助部分。

對于DFB激光器陣列區(qū)存在若干個DFB激光器陣列，每個陣列可以產生帶寬約為1.0nm內的間隔為25Ghz的特定波長。通過控制MEMs鏡片旋轉角度來對需要的特定波長進行選擇，從而輸出需要的特定波長的光。

另一種基于VCSEL結構ML系列系列的可調諧激光器，其設計基于光泵浦垂直腔面發(fā)射激光器，采用半對稱腔技術，利用MEMS實現連續(xù)的波長調諧。同時通過此方法可得到大的輸出光功率和寬光譜調諧范圍，熱敏電阻和TEC封裝在一起，以便在寬的溫度范圍內具有穩(wěn)定的輸出。為了精確頻率控制一個寬帶波長控制器被集成同一管殼內，前端分接光功率檢測器及光隔離器用于提供穩(wěn)定的輸出功率。這種可調激光器可以在C波段和L波段提供10/20mW光功率。

對于這種原理的可調諧激光器主要缺點是調諧時間比較慢，一般需要幾秒的調諧穩(wěn)定時間。

基于溫度控制技術

基于溫度控制技術主要應用在DFB結構中，其原理在于調整激光腔內溫度，從而可以使之發(fā)射不同的波長。

一種基于該原理技術的可調激光器的波長調節(jié)是依靠控制InGaAsP DFB激光器工作在-5--50℃的變化實現的。模塊內置有FP標準具和光功率檢測，連續(xù)光輸出的激光可被鎖定在ITU規(guī)定的50GHz間隔的柵格上。模塊內有兩個獨立的TEC，一個用來控制激光器的波長，另一個用來保證模塊內的波長鎖定器和功率檢測探測器恒溫工作。模塊還內置有SOA來放大輸出光功率。

這種控制技術的缺點是單個模塊的調諧的寬度不寬，一般只有幾個nm，而且調諧時間比較長，一般需要幾秒的調諧穩(wěn)定時間。

目前可調諧激光器基本上均采用電流控制技術、溫度控制技術或機械控制技術，有的供應商可能會采用這些技術的一種或兩種。當然隨著技術的發(fā)展，也可能會出現其他新的可調諧激光器控制技術。