相干光模块中的窄线宽激光器

激光器线宽越窄，对通信系统越有利。

在普通光通信中，FP激光器的线宽比VCSEL窄，传得远一些，DFB的线宽比FP小，传得更远一些。

更窄的DFB线宽，在长距离传输中，因为窄，能引起的色散时延就小，换句话说，越窄传得越远。

在相干通信中，激光器的线宽与信号相位调制的质量相关，激光器的线宽越窄，相位噪声越小。

激光，是受激发射，但并不是所有的光都去参与到受激辐射实现腔内光的干涉，总有一些自发辐射的光，就成了频率噪声，这意思就是激光器不是单一频率，而是一组频率的光，这就是定义激光器线宽，自发辐射导致的频率噪声越大，线宽越宽。

在光通信半导体激光器发明的早期，20世纪80年代，降低激光器线宽有几个途径。DFB激光器，首先实现的是分布反馈，把普通的FP多纵模，做成单纵模。

DFB中，增大激光器的发光功率，可以降低线宽，因为相对来说自发辐射的比例降低，激光器的线宽变窄。

DFB中，用多维的量子阱结构，比体材料自发辐射噪声更低，线宽更窄，用量子线比量子阱线宽窄，用量子点比量子线更窄。

DFB谐振腔的腔内损耗越大，对光产生吸收散射等，引起的频率噪声越大，线宽就不好，降低腔内损耗是窄线宽激光器的一个技术方向，腔内损耗和腔长成反比。

增加DFB腔长，降低线宽。

但是，腔很长，输出功率很大，这些个因素都很容易造成空间烧孔，就是把激光器内部烧了。

DBR激光器，就是在DFB上的一种改善，它把光栅移到了有源区外面，这样光栅作为光的反射功能，不用担心和有源区互相增加烧孔的风险，光栅区域也可以做到更长一些，对反射波长做更精准控制，另外腔长可以做得更长，两者都可以降低线宽。

DBR，现在是很多窄线宽可调谐用于相干模块的技术选择。

外腔激光器，是在半导体激光器之外，用光栅做光反射的其中一个面，光的反射大部分在空间进行，和之前的DFB和DBR在增益介质内部做反射不同，腔内损耗更小了，可以做更窄的线宽。

另外，光栅做反射面，本身有选择波长的作用，第二是更容易调整反射角度，以达到调谐波长的目的。 gJLWggoII3Cyo2FMcMzqE89n0bXvQVbTaGDpWdT9oWMQ5p0NP/v4B2yv2ZIewSYZ