5. 三種類型的QCL

按振蕩腔設(shè)計(jì)的差異，QCL可以分為三大類：

圖1：QC激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL（上圖）、DFB-QCL（中圖）和ECqcL（下圖）。增益介質(zhì)顯

示為灰色，波長選擇機(jī)制為藍(lán)色，鍍膜面為橙色，輸出光束為紅色。

FP-QCL：最簡單的結(jié)構(gòu)是F-P（法布里-珀羅）腔激光器（FP-QCL）。在F-P 結(jié)構(gòu)中，切割面（天然理解面）為激光提供反饋，有時也使用介質(zhì)膜以優(yōu)化輸出。

DFB-QCL：第二種結(jié)構(gòu)是在QC芯片上直接刻分布反饋光柵。這種結(jié)構(gòu)（DFB-QCL）可以輸出較窄的光譜，但是輸出功率卻比FP-QCL結(jié)構(gòu)低很多。通過最大范圍的溫度調(diào)諧，DFB-QCL還可以提供有限的波長調(diào)諧（通過緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍，或者通過快速注入電流加熱調(diào)諧獲得2~3cm-1的范圍）。

只有滿足下式的那些特定波長的光才會受到強(qiáng)烈反射，從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)單縱模 工作。式也稱為分布反饋條件（一般m取1）。

EcqcL： 將QC芯片和外腔結(jié)合起來，形成ECqcL。這種結(jié)構(gòu)既可以提供窄光譜輸出，又可以在QC芯片整個增益帶寬上（數(shù)百cm-1）提供快調(diào)諧（速度超過10ms）。由于ECqcL結(jié)構(gòu)使用低損耗元件，因此它可在便攜式電池供電的條件下高效運(yùn)作。

三種類型的光通信激光器

在常用的三種激光中，F(xiàn)P激光比DFB激光容易產(chǎn)生，但FP激光的光線較寬（》1nm），波長的溫度漂移也較大（0.5nm/℃）， 因此不適用于高速和/或遠(yuǎn)程應(yīng)用。

DFB激光的光線則相對較窄（《0.04nm），波長對溫度的漂移也較?。?.1nm/℃），因此就比較適合高性能的通信應(yīng)用。但DFB激光也有缺陷。首先，它工作在1500nm波段時很容易產(chǎn)生啁啾，因此通常需要外加調(diào)制器（在1300nm波段此局限并不重要）；其次，它沒有FP或VCSEL激光那樣容易產(chǎn)生，而且所需的閾值電流也比VCSEL激光大。

VCSEL激光的優(yōu)點(diǎn)是線寬較窄（0.35nm）且波長對溫度漂移較?。?.06nm/℃）。另外，VCSEL激光的閾值電流也較小 （1mA），在相同的輸出功率下，它比DFB激光和FP激光的效率更高，而且不象DFB激光那樣容易產(chǎn)生啁啾。因而，即使速度為10Gbps的數(shù)據(jù)也可以直接采用VCSEL激光調(diào)制。最后，比起其它激光，制造和調(diào)整準(zhǔn)直VCSEL都比較容易，這樣就能夠生產(chǎn)低成本基于VCSEL的收發(fā)器。這些特性看起來足以使VCSEL成為高性能通信應(yīng)用的理想解決方案。其中850nm的VCSEL已經(jīng)獲得大規(guī)模的應(yīng)用，但是由于長波長（1310nm、1550nm）的VCSEL具有輸出功率不足以及制造工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，一直未能獲得大規(guī)模應(yīng)用。