介紹DFB激光器之前先聊下FP激光器。

FP：多量子阱FP 腔激光器（Fabry-Pero Laser）

激光（Laser）：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

即：光→受激→輻射→放大；

FP：Fabry-Pero（法國物理學家法布里和珀羅）；它是一種多縱模激光器；

激光形成過程滿足三個條件：

1．受激輻射

藍色粒子→高能級軌道上運動，綠色粒子→低能級軌道上運動，紅色色箭頭→光照通過時，

藍色粒子→躍遷成綠色粒子在低能級運動，同時→釋放一個紅色光子；

2．受激放大

光子在諧振腔中來回振蕩，放大（不同顏色的小球代表不同頻率，即不同波長的光子）；

3．超過閾值，激光輸出

得到光譜圖：

其分頻就形成了如下，FP激光器的光譜儀輸出顯示：

光譜儀顯示的光譜圖，其實就是FP的縱模頻譜圖，縱模在頻譜圖上是等間隔排列的；

半導體激光器由于邊界條件，存在三個方向的模式：橫模－水平，橫模－垂直，縱模。

橫模－水平：平行于有源層方向的模式；橫模－垂直：垂直于有源層方向的模式；縱模：沿激光器輸出方向的駐波模式；橫模以TEMmn表征，m、n為為橫模指數。

TEM00稱作基橫模，m>=1或n>=1的模稱作高階模。

橫模指數n代表光斑的“光環”數量，n=0時光斑為集中的一點，沒有光環；n=2時則有兩圈“光環”；

橫模指數m則代表光斑的“線切割”次數，m=1即把光斑線切割一次；m=2即把光斑線切割兩次；

對于FP激光器來說，橫模控制比較容易實現，通過控制有源層的厚度(上圖0.1um)和條寬(上圖200um)，常用的結構有掩埋異質結、脊波導等。

縱模控制則有一定的困難，因其用相互平行的反射鏡（前后解理面）進行縱模選擇（即諧振腔選頻），衍射損耗大，平行精度要求高，多縱模激射的可能性相當大。

FP激光器，當注入電流在閾值電流Ith附近時，可以觀察到多個縱模；進一步加大電流，譜峰處的某個波長首先激射，消耗了大部分載流子，壓制其它模式的激射，有可能形成單縱模工作；當對FP激光器進行高速調制時，原有的激射模式就會發生變化，出現多模工作；

因此，FP激光器不適用于高速長距離光纖通信系統；但其結構和制作工藝最簡單，成本最低，仍得到廣泛應用。

FP激光器的關鍵指標：P-I-V曲線

FP激光器典型參數表

目前FP激光器的主要發展趨勢在于研發無制冷器件和進一步降低制作成本。

傳統的FP激光器的諧振腔通過解理實現，性能測試時，需對解理過的單個尺寸~幾百um進行操作，生產效率較低。

DFB激光器：分布反饋激光器（DistributedFeedback Laser）

在FP激光器基礎上，將布拉格光柵集成到激光器內部的有源層中（也就是增益介質中），在諧振腔內形成選模結構，實現單模工作。諧振腔選頻決定的是縱模，所以DFB的單模指的是單縱模。

光柵的作用是衍射，按照傅立葉理論，衍射過程其實就是選頻；即，DFB的原理：光柵選頻實現單模工作：

FP激光器：多縱模工作，只能用于短距離傳輸。

DFB激光器，高速調制時也能保持單模特性，可用于遠距離傳輸。盡管DFB激光器在高速調制時存在啁啾（譜線展寬），但比FP激光器的動態譜線的展寬要改善一個數量級左右。

此圖為DFB激光器縱模頻譜圖，不同頻率（波長）對應的光強不同，Pmax（Power最大）的縱模稱為主模，其余縱模稱為邊模，Pmin（Power最大）的縱模為最大邊模；相比FP激光器，DFB激光器多了一個衡量光柵提高主模、抑制邊模能力的指標：

邊模抑制比（SideMode Suppression Ratio）：簡稱SMSR，其值 =10 lg(Pmax/Pmin)；現在DFB一般能做到SMSR>40dB，甚至SMSR>50dB；

FP激光器，峰值波長下降20dB處的全譜線寬度（各縱模加權平均值）：

FP的譜寬較寬，規格書指標<3.5nm，實測一般1nm左右；

DFB的譜寬較窄，規格書指標<1nm，實測一般0.1nm左右；

DFB比FP的優勢：發光功率大，發散角小，譜寬窄，低速，調制速率高，可用于長距離傳輸；其余參數規格，DFB激光器類似FP激光器。

本文來源：光纖測試、今日光電