用于光通信的激光器，以半導(dǎo)體激光器為主，主要分兩種類型，邊發(fā)射與面發(fā)射

▲邊發(fā)射

▲面發(fā)射

VCSEL

VCSEL，叫垂直腔面發(fā)射

?垂直腔，兩組布拉格光柵做發(fā)射腔

▲VCSEL歷史

▲VCSEL應(yīng)用

▲典型氧化物限制結(jié)構(gòu)

這個限制，一是限制光場，二是降低閾值電流

FP與DFB

FP與DFB都是邊發(fā)射激光器，F(xiàn)P結(jié)構(gòu)的激光器，是通過兩側(cè)反射鏡做光反饋，DFB是通過光柵做光反饋

▲FP的反射腔

▲DFB的布拉格反射

▲FP無需刻蝕光柵，工藝簡單

▲DFB需要刻蝕光柵，工藝復(fù)雜

▲FP是多縱模激光器

▲DFB是單縱模激光器

DFB的RWG與BH結(jié)構(gòu)

DFB激光器應(yīng)用廣泛，常用的RWG結(jié)構(gòu)，與BH結(jié)構(gòu)

▲紫色是波導(dǎo)結(jié)構(gòu)

RWG，脊波導(dǎo)，上圖紫色是波導(dǎo)設(shè)計，工藝簡單

BH，異質(zhì)掩埋，掩埋的是有源層，工藝復(fù)雜

為什么要掩埋？

RWG結(jié)構(gòu)的有源層是下圖這樣

脊型波導(dǎo)，再通過兩側(cè)折射率差，將光場壓縮至橢圓形，下圖

掩埋結(jié)構(gòu)，把有源層做窄

那它的光場壓下來，就是接近于圓形

BH結(jié)構(gòu)的圓形光斑，非常適用于通信，與光纖耦合效率高，功率大，閾值電流低（功耗低）

EML

EML，是DFB結(jié)構(gòu)與EAM電吸收調(diào)制器的集成器件

半導(dǎo)體有激子吸收效應(yīng)，也就是可以吸收光，那DFB的光，一會兒吸收一會兒不吸收，對外界看起來就是1,0的區(qū)別

▲EML ▼DML

電吸收調(diào)制器原理

外加電場后，能帶發(fā)射概念

吸收波長偏移，產(chǎn)生調(diào)制效果

DBR激光器

DBR激光器與DFB類似，只一半光柵，可以通過電流調(diào)整相位，也就是說可以通過電流的大小，調(diào)諧輸出波長

可調(diào)諧激光器

可調(diào)諧激光器，就是能調(diào)輸出波長，上一類的DBR是可以做調(diào)諧的。

最簡單的一種，就是溫度調(diào)諧，DFB激光器可以隨溫度變化而變化，那讓他工作在不同溫度，就可以實現(xiàn)不同波長

把激光器級聯(lián)起來，就可以調(diào)更多的波長了的。

另一種，就是雙臂結(jié)構(gòu)，設(shè)計倆激光器（各種類型都行），用游標(biāo)效應(yīng)。

咱FP出來的是多縱模，

兩組FP，縱模間隔略作差異設(shè)計

能對準(zhǔn)的就可以激射，向游標(biāo)卡尺一樣

這種雙臂結(jié)構(gòu)，有好些設(shè)計，原理都類同

還有已與采樣光柵的DBR

量子級聯(lián)激光器

量子級聯(lián)激光器主要用在

咱們DFB是多量子阱結(jié)構(gòu)（十來個），量子級聯(lián)就是3個，通過量子隧穿三步完成激射

電子不斷從高能級向低能級跳，輻射出光子能量

QCL量子級聯(lián)激光器，同樣可以做FP、DFB、外腔調(diào)制各種類型，波長集中在紅外

氣體激光器

氣體激光器是用氣體做增益物質(zhì)，CO2激光器是應(yīng)用比較多的一種，主要在激光加工行業(yè)

CO2激光器，有一種輔助氣體氮?dú)猓姄糁械獨(dú)夂?，能量增加會被CO2吸收，再通過兩側(cè)反射鏡，就激射出光

光纖激光器

光纖激光器，增益物質(zhì)叫增益光纖

普通傳輸信號的光纖是單包層，不產(chǎn)生增益

增益光纖是雙包層

在泵浦光的作用下，纖芯就吸收能量，產(chǎn)生增益。增，就是放大

光纖激光器，主要用于激光加工行業(yè)

準(zhǔn)分子激光器

準(zhǔn)分子激光器，也是一種氣體激光器，他倆的區(qū)別在于CO2做不了超快激光器，它的加工過程產(chǎn)生熱量，對加工面有損傷

準(zhǔn)分子激光器，破壞的是物質(zhì)的肽鍵，對加工面不產(chǎn)生破壞力

準(zhǔn)分子的準(zhǔn)，是說常態(tài)下這些分子不存在，只有激發(fā)狀態(tài)下才有，常用這些惰性氣體做準(zhǔn)分子激光器，193nm是半導(dǎo)體光刻工藝中最常用的

常態(tài)下沒有ArF這種分子，分別是藍(lán)色的氟和紅色的氬

收到激發(fā)時，產(chǎn)生一個極端時間的ArF分子，從高能級跳下時分開同時產(chǎn)生一顆光子

這個超短脈沖，破壞分子肽鍵，這就是加工過程

世界上第一臺激光器–紅寶石激光器

1960年，梅曼發(fā)明第一臺激光器，是紅寶石激光器

用紅寶石做增益物質(zhì)，在泵浦燈光作用下產(chǎn)生輻射，通過兩個反射片進(jìn)行放大，就是LASER，受激輻射光放大

YAG激光器

類似，把紅寶石晶體，換成釔鋁石榴石，就叫YAG激光器，也是用于激光加工市場

自由電子激光器

這是用于軍事上的一類能量激光武器，可以穿透鋼板

目前體積也很大

它的原理很簡單，用電子擺動起來（像波），光是電磁波

用波動的電子做諧振，產(chǎn)生加速，產(chǎn)生巨大的光能量

如何讓電子產(chǎn)生波動性？磁可以改變電的方向

用一組極性交替分布的磁，讓電子穿過去

電子就產(chǎn)生扭擺

這就成了自由電子激光器

太赫茲激光器

太赫茲，是個新興技術(shù)，它的電磁波頻譜介于微波與紅外之間，（國華用綠色標(biāo)志），剛好位于電學(xué)與光學(xué)范疇的交接點(diǎn)，太赫茲可以用于安檢、以及早期癌癥檢測等等領(lǐng)域

它既可以做太赫茲電學(xué)應(yīng)用，也可以做光學(xué)應(yīng)用，光學(xué)上加反射腔等也可以做激光器

用超短激光打在兩片電極中間，就可以激射出太赫茲波

它的電極（電學(xué)范疇這樣）

太赫茲的傳輸，發(fā)射與接收

去年，MIT 在nature發(fā)表一個中紅外太赫茲激光器，波長100um

▲激射太赫茲

▲同頻同相，進(jìn)行鎖頻放大