時間序列法

[拼音]：bandaoti fenbu fankui jiguangqi

[英文]：semiconductor distributed feedback laser

採用折射率週期變化的結構實現諧振腔反饋功能的半導體鐳射器。這種鐳射器不僅使半導體鐳射器的某些效能（如模式、溫度係數等）獲得改善，而且由於它採用平面工藝，在整合光路中便於與其他元件耦合和整合。

1970年採用雙異質結的GaAs－GaAlAs注入式半導體鐳射器實現了室溫連續工作。與此同時，貝爾實驗室H.利戈尼克等發現在週期結構中可由反向布喇格散射提供反饋，可以代替解理面。在實驗中，最初是把這種結構用於染料鐳射器，1973年開始用於半導體鐳射器，1975年GaAs分佈反饋鐳射器已實現室溫連續工作。

原理

半導體分佈反饋鐳射器的反饋結構是一種週期結構，反饋靠反向布喇格散射提供（見圖）。為了使正向波與反向波之間發生有效的布喇格耦合，要求光柵週期滿足布喇格條件:

，式中λ0是激射波長，Ng是有效折射率，m＝1、2、3、…(相當於耦合級次)。對於GaAs材料，一級耦合:Λ＝0.115微米。在實驗中，使用3250埃He－Cd鐳射和高折射率稜鏡(nP=1.539)，已製出Λ＝0.11微米的週期結構（見半導體鐳射二極體）。

材料和泵浦方式

製作半導體分佈反饋鐳射器的材料有GaAs-GaAlAsIn、P-InGaAsP、Pb1-xSnxTe和 CdS等。非半導體材料的分佈反饋鐳射器主要採用染料作為活性介質。泵浦方式主要採用電注入，也採用光泵和電子束激勵。

結構

半導體分佈反饋鐳射器有多種結構，如同質結、單異質結、雙異質結、光和載流子分別限制異質結、溝道襯底平面結構、具有橫向消失場分佈反饋的溝道襯底平面結構、 隱埋異質結、 具有橫向消失場分佈反饋的條形隱埋異質結等。週期結構有的是做在鐳射器表面，有的是在鐳射器內部的介面，有的則在襯底上。週期結構做在內部介面的鐳射器，一般需要二次液相外延，或採用液相外延與分子束外延結合的辦法；週期結構做在襯底或表面的鐳射器則只需一次外延。在有源層和限制層之間皺摺介面處，注入載流子的無輻射覆合影響器件低閾值室溫工作。解決這個問題的辦法是：

（1）採用光和載流子分別限制異質結，把皺摺介面與有源層分開；

（2）採用分佈布喇格反散鏡(DBR)結構，把光柵與有源區分開。

效能

GaAs－GaAlAs分佈反饋鐳射器已實現室溫連續工作，閾值3.4×103安/釐米2(320K)。282K下得到的最大連續輸出功率為40毫瓦。蝕刻光柵的表面總是殘留有不完整性，帶來一些散射損耗，因此分佈反饋鐳射器閾值較高。分佈反饋鐳射器的優點是具有很好的波長選擇性和單縱模工作。這種選擇性是由布喇格效應對波長的靈敏性產生的，分佈反饋鐳射器的閾值隨著偏離布喇格波長 λ0而增加。單縱模工作的譜線寬度小於1埃。激射波長隨溫度和電流的變化比較小，例如GaAs-GaAlAs和InP-InGaAsP分佈反饋鐳射器，激射波長隨溫度的依賴關係約為0.5～0.9┱/K，而相應的解理腔面鐳射器要大3～5倍。改變光柵週期，可以使鐳射波長在一定範圍內變化，例如，在一個GaAs襯底上，已構成由六個具有不同光柵週期的GaAs－GaAlAs分佈反饋二極體組成的頻率複用光源。在一個鐳射器中製作幾組不同週期的光柵，構成多諧分佈反饋鐳射器，產生幾個鐳射波長，也可作為頻率複用光源。

半導體分佈反饋鐳射器因有上述特點，而且體積小，因而受到人們注意。其中最重要的，是InP-InGaAsP半導體分佈反饋鐳射器可成為長距離大容量單模光纖通訊的理想光源，因為這種鐳射器在高速調製下也能保持單頻工作（動態單模）。