4.1.4. Лазери з розподіленим оберненим зв’язком (роз-лазери) і розподіленим брегівським відбиванням (рбв-лазери)

У РОЗ-лазерах (рис. 4.1.5а) позитивний обернений зв’язок створюється оберненим брегівським відбиванням від періодичної структури (дифракційний селектор довжин хвиль, що виходять у генерацію). Температурна стабільність такого лазера визначається температурними змінами показника заломлення та складає величину близько 0.1-0.6 нм/К. У деякі типи РОЗ-лазерів можуть бути вбудовані оптичні ізолятори, що особливо актуально при використанні їх в аналогових лініях (кабельне ТВ) та для систем передачі 622 Мбіт/с.

Улазерах із розподіленим брегівсьским відбиванням (рис. 4.1.5б) періодична структура винесена за межі активної області.

Перевагами РОЗ- і РБВ-лазерів перед Фабрі-Перо-лазерами є:

- зменшення залежності довжини хвилі лазера від струму інжекції і температури;

-

Рис. 4.1.5. Принципові схеми РОЗ- та РБВ-лазерів:

а – ЛД із розподіленим оберненим зв’язком (РОЗ-лазер); б – ЛД із розподіленим брегівським відбиванням (РБВ-лазер); в – ЛД з одним зовнішнім резонатором

висока стабільність утримування однієї моди;

- практично 100 відсоткова глибина модуляції;

- більш низький температурний коефіцієнт : для Фабрі-Перо-лазера цей коефіцієнт складає величину 0.5-0.1 нм/К, для РОЗ-лазера – 0.07-0.09 нм/К;

- дозволяє реалізувати суміщення лазерних джерел з інтегрально-оптичними схемами на одній підложці.

Головний недолік – складна технологія виготовлення таких лазерів і, як наслідок, висока ціна.

4.1.5. Лазерні діоди із зовнішнім резонатором

У лазерних діодах із зовнішнім резонатором один або обидва торці покриваються спеціальним шаром, який зменшує відбивання. Додатково ззовні активної зони встановлюються одне або два дзеркала та формується зовнішній резонатор. На рисунку 35, в наведений приклад такого лазера, в якому функції дзеркала суміщені з брегівською решіткою. Антивідбиваюче покриття зменшує відбивання на чотири порядки. Коефіцієнт відбивання іншого торця активного шару має коефіцієнт відбивання близько 30 %. Для поліпшення оберненого зв’язку між дзеркалом та активним тілом розміщується лінза.

За рахунок зміни відстані до дзеркала та його розвороту (це еквівалентно зміні періоду решітки) можна плавно змінювати довжину хвилі випромінювання. Діапазон, в якому може змінюватися довжина хвилі може сягати 30 нм. Тому такі ЛД є незамінними в розробці апаратури хвильового ущільнення та вимірювальної техніки для ВОЛЗ.

За своїми характеристиками ЛД із зовнішнім резонатором близькі до РОЗ- та РБВ-лазерів.

4.1.6. Найважливіші характеристики джерел випромінювання для волз

Найважливішими характеристиками джерел випромінювання для ВОЛЗ є:

- середня потужність випромінювання при роботі в неперервному режимі;

- довжина хвилі випромінювання;

-ширина спектра випромінювання;

- час наростання та спаду імпульсу випромінювання при імпульсному збудженні струму накачування;

- падіння напруги на діоді;

- напрацювання на відмову.

К

Рис. 4.1.6. Схематичне зображення діаграми направленості лазера

Типові значення кутів у вертикальній та горизонтальній площинах – ;

рім того, для ЛД і торцевих СД, які володіють вузькою діаграмою направленості, суттєве значення маютькути розбіжності, що визначаються за рівнем половинної потужності. Зазвичай ці кути визначають за напрямками випромінювання в паралельній та перпендикулярній до активного шару площинах (див. рис. 4.1.6).

Для високошвидкісних ВОЛЗ важливе значення мають динамічні властивості ЛД, які проявляються в залежності спектральних характеристик ЛД від швидкості передачі при прямій модуляції (зміною струму накачування).

Для РОЗ- та РВБ-лазерів при модуляції в діапазоні 0.25-2 ГГц має місце лише незначний зсув (близько 0.2 нм) при високому ступені подавлення побічних мод. Тому часто такі діоди називають динамічно одномодовими.

Швидкодія джерел випромінювання оцінюється часом наростання і часом спадупотужності випромінювання при модуляції імпульсами струму накачування прямокутної форми достатньої тривалості (). Для їх оцінки зазвичай використовують рівні 0.1 та 0.9 від потужності, що встановилася. Часто швидкодія джерел випромінювання характеризується максимальною частотою модуляції. Для СД така частота може досягати 200 МГц, для ЛД (декілька ГГц).

По часу наростання та спадання імпульсу можна визначити смугу частот, під яку треба підібрати оптичне волокно. Якщо вважати ці інтервали часу приблизно однаковими (проте така ситуація не завжди виконується), то смугу пропускання можна визначити за оціночною формулою:

. (4.1.2)

Деградація і надійність джерел випромінювання характеризується часом напрацювання джерела на відмову. Час напрацювання на “відмову” сучасних СД та ЛД, складає величину близько 50 000 годин (5-8 років).