光纤光栅反射率分布对外腔半导体激光器的影响

材料确定后，中心波长与设计波长存在偏差，该偏差受折射率平均变化量的影响，折射率平均变化量越大，峰值反射率越大、中心波长红移越明显、反射率带宽越大。由图4可以看出，FBG反射率特性直接影响了外腔半导体激光器的等效反射率特性，在其他条件不变的情况下，等效反射率随着FBG折射率平均变化量的增大而增大；随着折射率平均变化量的增大，等效反射率中心波长红移越发明显。此外，当折射率平均变化量达到0.001时，等效反射率约为50%时达到一个平坦的峰值，原因在于光栅反射率达到了100%；等效反射峰值的大小受耦合效率限制，图形中出现的小幅度抖动是外腔引入了相位变化（φ0）造成的。

在FBG-ECL中，总是希望充分利用FBG的窄带反射特性，所以考虑光栅长度以及反射率的要求，在技术允许的情况下，应尽量减小折射率平均变化量。

2.2光栅特性对阈值增益的影响

由图5可以看出，折射率平均变化量越大，阈值增益越小，增益中心波长红移越明显（大于1 nm）、增益带宽越大（约为0.5 nm）。增益中心波长的红移有可能使中心波长与增益芯片设计的最大增益波段偏离，造成激光输出功率降低，甚至出现跳模；增益带宽变大，会使带宽内相应纵模的增益差变小，降低输出激光的边模抑制比。一般认为，当边模抑制比降低到30 dB以下时，可能会出现多模激射的情况。从图中还可以得出，当折射率平均变化量增加后，因为中心波长反射率达到峰值，导致其旁瓣较大，从而使阈值增益曲线的主峰和旁瓣的差值会相应变小，边模抑制比恶化，使得对应的激光模式差异减小，更容易引起多模激射。

时，激光器不能发生有效谐振）。从图中可以看出，光栅的反射率分布直接影响线宽压缩比。FBG-ECL的激射波长总是位于比设计波长更靠近增益峰值波长的位置[22]，当近似认为光栅反射率的中心波长可以发生谐振时，光栅的反射率偏移量会造成FBG-ECL输出波长以及对应的线宽压缩比的改变。

3结论

利用耦合模方程分析法，对光纤布拉格光栅的反射率分布、最大反射率对应中心波长与布拉格波长的偏移量以及边模抑制比进行了分析。基于等效腔模型，对光纤光栅外腔半导体激光器进行了理论分析和计算仿真，获得了FBG-ECL阈值增益、线宽等特性；对仿真结果进行了分析，发现FBG的反射率分布特性以及中心波长偏移对FBG-ECL的影响不可忽略，设计反射波长时，应充分考虑中心波长偏差带来的影响。在实际制作过程中，因为相位掩模板不能随意改动，所以应充分估计制作工艺和生产条件的影响，并将设计波长适当蓝移，以补偿或者减小偏移量。

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