介绍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→辐射→放大；

FP：Fabry-Pero（法国物理学家法布里和珀罗）；它是一种多纵模激光器；

激光形成过程满足三个条件：

1．受激辐射

蓝色粒子→高能级轨道上运动，绿色粒子→低能级轨道上运动，红色色箭头→光照通过时，

蓝色粒子→跃迁成绿色粒子在低能级运动，同时→释放一个红色光子；

2．受激放大

光子在谐振腔中来回振荡，放大（不同颜色的小球代表不同频率，即不同波长的光子）；

3．超过阈值，激光输出

得到光谱图：

其分频就形成了如下，FP激光器的光谱仪输出显示：

光谱仪显示的光谱图，其实就是FP的纵模频谱图，纵模在频谱图上是等间隔排列的；

半导体激光器由于边界条件，存在三个方向的模式：横模－水平，横模－垂直，纵模。

横模－水平：平行于有源层方向的模式；横模－垂直：垂直于有源层方向的模式；纵模：沿激光器输出方向的驻波模式；横模以TEMmn表征，m、n为为横模指数。

TEM00称作基横模，m>=1或n>=1的模称作高阶模。

横模指数n代表光斑的“光环”数量，n=0时光斑为集中的一点，没有光环；n=2时则有两圈“光环”；

横模指数m则代表光斑的“线切割”次数，m=1即把光斑线切割一次；m=2即把光斑线切割两次；

对于FP激光器来说，横模控制比较容易实现，通过控制有源层的厚度(上图0.1um)和条宽(上图200um)，常用的结构有掩埋异质结、脊波导等。

纵模控制则有一定的困难，因其用相互平行的反射镜（前后解理面）进行纵模选择（即谐振腔选频），衍射损耗大，平行精度要求高，多纵模激射的可能性相当大。

FP激光器，当注入电流在阈值电流Ith附近时，可以观察到多个纵模；进一步加大电流，谱峰处的某个波长首先激射，消耗了大部分载流子，压制其它模式的激射，有可能形成单纵模工作；当对FP激光器进行高速调制时，原有的激射模式就会发生变化，出现多模工作；

因此，FP激光器不适用于高速长距离光纤通信系统；但其结构和制作工艺最简单，成本最低，仍得到广泛应用。

FP激光器的关键指标：P-I-V曲线

FP激光器典型参数表

目前FP激光器的主要发展趋势在于研发无制冷器件和进一步降低制作成本。

传统的FP激光器的谐振腔通过解理实现，性能测试时，需对解理过的单个尺寸~几百um进行操作，生产效率较低。

DFB激光器：分布反馈激光器（DistributedFeedback Laser）

在FP激光器基础上，将布拉格光栅集成到激光器内部的有源层中（也就是增益介质中），在谐振腔内形成选模结构，实现单模工作。谐振腔选频决定的是纵模，所以DFB的单模指的是单纵模。

光栅的作用是衍射，按照傅立叶理论，衍射过程其实就是选频；即，DFB的原理：光栅选频实现单模工作：

FP激光器：多纵模工作，只能用于短距离传输。

DFB激光器，高速调制时也能保持单模特性，可用于远距离传输。尽管DFB激光器在高速调制时存在啁啾（谱线展宽），但比FP激光器的动态谱线的展宽要改善一个数量级左右。

此图为DFB激光器纵模频谱图，不同频率（波长）对应的光强不同，Pmax（Power最大）的纵模称为主模，其余纵模称为边模，Pmin（Power最大）的纵模为最大边模；相比FP激光器，DFB激光器多了一个衡量光栅提高主模、抑制边模能力的指标：

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

FP激光器，峰值波长下降20dB处的全谱线宽度（各纵模加权平均值）：

FP的谱宽较宽，规格书指标<3.5nm，实测一般1nm左右；

DFB的谱宽较窄，规格书指标<1nm，实测一般0.1nm左右；

DFB比FP的优势：发光功率大，发散角小，谱宽窄，低速，调制速率高，可用于长距离传输；其余参数规格，DFB激光器类似FP激光器。

本文来源：光纤测试、今日光电